Горизонт  ↑

И наконец, последняя особенность среды, имеющая немаловажное значение для животных, состоит в том, что среда обладает внутренней направленностью, то есть у нее есть верх и • низ. Гравитация имеет строго определенное направление — вниз. И на суше, и под водой свет падает сверху вниз, с неба, а не наоборот. В результате действия гравитации давление воды и воздуха возрастает при движении вниз и убывает при движении вверх. Среда, как сказали бы физики, не изотропна относительно этого направления. Таким образом, у среды есть абсолютная координатная ось — вертикальная. Даже две горизонтальные координатные оси не вполне произвольны — они связаны с восходом и заходом солнца. Благодаря этому вскрывается еще одно различие между средой и пространством — в пространстве все три координатные оси независимы, и их можно выбирать произвольно.

Терминология для описания поверхностных компоновок

Рассмотрим сначала различия между геометрическими терминами и терминами, которые использовались при описании того, что я назвал компоновкой среды обитания. Поверхности и среда — экологические термины, их ближайшие геометрические эквиваленты — плоскости и пространство, но обратите внимание на различия между этими терминами. Плоскости бесцветны; поверхности окрашены. Плоскости — прозрачные призраки; поверхности обычно непрозрачны и телесны. Линия пересечения двух плоскостей имеет мало общего с местом соединения двух плоских поверхностей — выступом или уступом. Мне кажется необходимым уточнить определения некоторых понятий, используемых в теории поверхностной компоновки. Для изучения восприятия и поведения нужна своя, прикладная геометрия. В приведенной ниже терминологии отражены первые результаты, достигнутые в этом направлении.

Земь — это, разумеется, прежде всего поверхность земли. В общем и целом это ровная перпендикулярная направлению силы тяжести поверхность. Она является поверхностью отсчета для всех остальных поверхностей. Ее часто называют также горизонтальной поверхностью. Уже самим этим словом она связывается с земным горизонтом — кромкой между небом и землей. На этот факт экологической оптики никто до сих пор не обращал внимания. Заметьте, что земь подразумевает существование неба и силы тяжести. Частным случаем земи является пол.

Если объемлющий свет не структурирован, в нем нет никакой информации об окружающем мире; в этом случае окружающий мир не задан. Если свет лишен каких бы то ни было различий, в нем ничего нельзя выделить и информация, какой бы смысл мы ни вкладывали в этот термин, отсутствует. В этом отношении объемлющий свет ничем не отличается от объемлющей тьмы. За туманом, как и во тьме, может скрываться окружающий мир, а может и ничего не скрываться — возможно и то, и другое. В том случае, когда объемлющий свет не структурирован в одной своей части (голубое небо над горизонтом) и структурирован в другой, смежной с первой (область ниже горизонта) , первая часть задает пустоту, а вторая — поверхность. Аналогично однородные участки между облаками задают пустоту, а разнородные — облака.

Рис. 5.1. ОБЪЕМЛЮЩИЙ ОПТИЧЕСКИЙ СТРОЙ, ИСХОДЯЩИЙ ОТ ВОЛНИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ В УСЛОВИЯХ СОЛНЕЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ.
Предполагается, что освещение достигло установившегося состояния. На рисунке показано, что поверхность земли неровная, на ней есть складки или бугры, но она не загромождена. Пунктирные линии обозначают не лучи, а образующие зрительных телесных углов.

Встроенность этих телесных углов не показана. Контрасты на диаграмме отражают разницу в освещенности бугров на поверхности земли. Сравните этот рисунок с фотографией 5.9, на которой изображены холмы и лощины. Это оптический строй в одной фиксированной точке наблюдения.

На рисунке показаны основные инварианты естественной перспективы: разделение объемлющего строя на две полусферы у горизонта и возрастающая до максимума у горизонта плотность оптической текстуры. Они остаются инвариантными даже тогда, когда строй течет, как это бывает, когда точка наблюдения движется.

Лучшему пониманию структуры объемлющего света способствует его многократное мысленное подразделение на составные части. В земном окружении граница между небом и землей делит неограниченное сферическое поле на две полусферы, при этом верхняя полусфера ярче нижней. Каждая из них в свою очередь распадается на составные части, причем нижняя полусфера более богата деталями и в этом отношении существенно отличается от верхней. Составные части земли, как было показано в 1-й главе, имеют различный масштаб и встроены самой земли, они также иерархически соподчинены друг другу по величине. Составные части строя — это зрительные углы гор, ущелий, деревьев и листьев (на самом деле это то, что в геометрии называется телесными углами), их принято измерять в градусах, минутах или секундах, а не в километрах, метрах или миллиметрах.

Далее мы убедимся в том, что это усеченные углы. Все оптические компоненты строя, какова бы ни была их величина, становятся исчезающе малыми на границе между небом и землей, у горизонта. К тому же их величина меняется всякий раз, когда смещается точка наблюдения. Величина же вещественных компонентов земли остается неизменной.

Различие между отношением метрического местоположения и отношением включения можно проиллюстрировать следующим образом. Можно условиться задавать местоположение звезд на небе, отсчитывая градусы вправо от севера и вверх от горизонта. Но местоположение любой звезды можно считать заданным, во-первых, если известно, в какое из созвездий она входит, и, во-вторых, если известна вся картина звездного неба в целом.

Аналогично оптические структуры, которые соответствуют листьям, деревьям, холмам, включены в другие, более крупные структуры. Текстура земли, конечно же, тоньше структуры созвездий, состоящих из отдельных звезд и, следовательно, в еще меньшей степени зависит от координатной системы. Если так, то восприятие направления некоторого отдельного предмета на земле, его направления «отсюда» не составляет самостоятельной проблемы. Восприятие окружающего мира не складывается из восприятий различных направлений отдельных элементов этого мира.

Естественная перспектива, как я ее понимаю, есть область науки об объемлющем строе телесных углов, которые соответствуют определенным геометрическим частям земного окружения, а именно тем, которые отделены друг от друга выступами и уступами. Углы связаны с частями окружения стройными тригонометрическими соотношениями.

Вдоль меридианов нижней половины строя, соответствующей суше, имеются градиенты размера и градиенты плотности углов, причем у горизонта размер уменьшается до нуля, а плотность становится бесконечной. В этих соотношениях содержится большое количество информации о составных частях Земли. Никто из тех, кому они понятны, не усомнится в их верности. Это совершенно ясная и конкретная область науки, хотя ею почти никто не занимается. Окружающий мир, однако, составляют не только четко отделенные друг от друга геометрические части, или формы.

Естественной перспективой нельзя воспользоваться, если имеешь дело с тенями, полутонами и пятнами света. От нее мало проку и в том случае, если солнечное освещение поверхностей меняется со временем. Она геометризует окружающий мир и потому излишне упрощает его. Однако наиболее серьезное ограничение состоит в том, что в естественной перспективе не затрагивается движение. Объемлющий оптический строй рассматривается так, словно его структуру заморозили во времени, а точку наблюдения обездвижили.

Вторая особенность окружающего мира заключается в том, что он обычно загроможден. То, что я называл открытым окружением, редко встречается или даже не встречается вовсе, хотя только в этом случае все поверхности являются проецирующимися и нет непроецирующихся поверхностей. В открытом окружении имеет место то, что мы называем незагражденным видом. Однако плоская и ровная земля, всюду простирающаяся вплоть до чистой линии горизонта, и лишенное облаков небо над ней были бы поистине необитаемым окружающим миром. Возможно, он и не был бы совершенно безжизненным, как безжизненно геометрическое пространство, но был бы близок к этому.

Земная обстановка, подобно меблировке комнаты, является тем, что делает ее обитаемой. Суша как таковая дает возможность только стоять или ходить, а все остальное, необходимое для жизни, предоставляет земная обстановка. Главные элементы обстановки (в соответствии с принятой в 3-й главе терминологией) — это объекты, изолированные и прикрепленные, укрытия, выпуклости, такие, как холмы, вогнутости, такие, как ямы, и проемы, такие, как окна. Эти детали компоновки поверхностей обусловливают существование заслоняющих поверхностей, или, говоря точнее, обусловливают отделение заслоняющих поверхностей от заслоняемых.

Не следует называть это превращение исчезновением или возникновением. Значение этих терминов, так же как и терминов видимый и невидимый, весьма неопределенно. Поверхность может исчезнуть как потому, что она прекратила свое существование, так и потому, что она пропала из виду,— эти два случая совершенно различны. Не следует путать поверхность, которая исчезает потому, что больше не проецируется ни в одну точку наблюдения — предположим, она испарилась,— с поверхностью, которая исчезает потому, что больше не проецируется в некоторую фиксированную точку наблюдения.

Во втором случае поверхность можно увидеть из другого положения; в первом случае ее нельзя увидеть ни из какого положения. Мало кто различает эти значения термина исчезать; это поощряет невнимательность при наблюдении и смутную веру в призраки или реальность «невидимого». Термин исчезать может также относиться к поверхности, которая продолжает существовать, но больше не проецируется ни в одну из точек наблюдения из-за темноты.

Можно также говорить о том, что нечто исчезает «на расстоянии», имея в виду поверхность, которая с трудом проецируется в точку наблюдения из-за того, что ее зрительный телесный угол предельно мал. Эти разновидности так называемого исчезновения коренным образом отличаются друг от друга.

Различия между:

1) поверхностью, которая прекратила свое существование,
2) поверхностью, которая больше не освещается,
3) поверхностью, которая находится у горизонта, и
4) поверхностью, которая заслонена,

— описаны в статье Гибсона с соавторами (Gibson е. а., 1969) и проиллюстрированы в кинофильме (Gibson, 1968а). В 1969 году Каплан опубликовал результаты экспериментов по изучению восприятия заслонения, в процессе которых испытуемым демонстрировались фильмы (Kaplan, 1969).

Случай очень удаленной поверхности

Интересно сравнить заслоняющие края объектов и других выпуклостей на поверхности суши с земным горизонтом, большим кругом, который делит объемлющий строй на две полусферы. У горизонта перспективное уменьшение земных поверхностей достигает своего предела. Горизонт в такой же мере является пределом перспективного уменьшения, как ребро края является пределом перспективного искажения (сжатия) земных поверхностей.

Принято говорить, что такие объекты, как железнодорожные поезда на Великой равнине или суда в океане, исчезают вдали по мере удаления от фиксированной точки наблюдения. В технике живописи, подчиняющейся законам перспективы, считается, что на линии горизонта лежат точки схода, то есть те точки, где сходятся параллельные линии, которыми передается земная поверхность. Железнодорожный поезд «исчезает» в той же самой точке, где «встречаются» железнодорожные рельсы.

Таким образом, горизонт подобен заслоняющему краю в том, что он является местом, где вещи появляются в виду и теряются из виду. Однако потеря из виду вдали существенно отличается от потери из виду у острого или округлого края. Земной горизонт поэтому не может служить заслоняющим краем для земных объектов или форм. В действительности он и не похож на заслоняющий край. Его можно лишь мысленно представить себе как край, заслоняющий моря и страны за горизонтом, если землю, кажущуюся плоской, представить изогнутой и вообразить окружающий мир в виде огромного и потому необозримого шара.

Людей долгое время смущало то, что горизонт действительно видится как заслоняющий край для небесных объектов, таких, как солнце и луна. Эти объекты постепенно убывают у контура, как при заходе солнца, или постепенно разрастаются у того же самого контура, как при восходе луны. Это происходит в соответствии со второй сформулированной выше гипотезой. Объект видится за горизонтом, то есть мы видим, что он удален на расстояние, превышающее максимальное из доступных для зрения земных расстояний, и, несмотря на это, мы располагаем информацией о том, что он является телесной поверхностью.

Эта противоречивая информация, я думаю, является причиной того, что солнце и луна у горизонта кажутся громадными. Тем же противоречием объясняются и многие идеи докоперниковской астрономии о небесных телах. Нам следует отдавать себе отчет в том, что до Коперника земной окружающий мир был единственным миром, в существовании которого люди могли быть уверены,— он был единственным окружающим миром, который можно было воспринимать непосредственно.

Земные объекты и поверхности предоставляют определенные возможности для поведения, а небесные объекты — нет. О восприятии объектов на земле в сравнении с восприятием объектов на небе больше будет сказано в третьей части книги.

СУБСТРАТ

Земля, рассматриваемая в качестве субстрата,— это не только то, относительно чего любая вещь движется, она, кроме того, еще и то, относительно чего любая вещь занимает вертикальное положение, наклонена или перевернута. Иначе говоря, она простирается от горизонта до горизонта, то есть она горизонтальна. На экологическом уровне гравитация абсолютна, а не относительна.

Разрушение и образование поверхностей

И наконец, зададимся вопросом, какая информация в оптическом строе соответствует уходу в небытие поверхностей и их выходу из небытия при изменении агрегатного состояния вещества. Читателю следует вспомнить, что всякий раз, когда объемлющий свет структурирован в одной своей части и не структурирован в соседней, в первой части строя задается поверхность, а во второй — пустота. Таким образом, текстурированная область к низу от горизонта задает земную твердь, а однородная область выше горизонта — пустое небо. Аналогично, разнородные области на небе задают поверхности, даже если это всего лишь поверхности облаков, а однородные участки между облаками задают отсутствие поверхности. Кроны деревьев в лесу образуют наверху текстуру, а свободные от листвы проемы лишены текстуры, и именно в этих проемах летают птицы.

До тех пор пока зрительный телесный угол в строе остается неструктурированным, он будет задавать проем. Сказанное справедливо для любого зрительного угла, в том числе и для такого, размеры которого приближаются к полусфере. В последнем случае птицы летают свободно в любом направлении, поскольку в этом случае нет поверхностей, с которыми они могли бы столкнуться.

Эгорецепция и экстероцепция неразделимы

Оптическая информация, задающая наблюдателю его самого вместе с головой, телом, руками и т. п., сопутствует оптической информации, задающей окружающий мир. Эти два источника информации сосуществуют. Они не могли бы существовать друг без друга. Когда человек видит мир, в это же самое время он видит и собственный нос; вернее, ему даны и мир, и его нос, и его внимание может переходить с одного на другое. На что из этого он обратит внимание, зависит от его установок. Сейчас необходимо подчеркнуть, что информация имеется и о том, и о другом.

Сфера объективного и сфера субъективного, которые, как полагают, независимы, являются на самом деле всего лишь полюсами внимания. Нет необходимости постулировать дуализм наблюдателя и окружающего мира. Информация для восприятия того, что «здесь»,— такая же, как информация для восприятия того, что «там», и одно с другим связано непрерывной компоновкой поверхностей. Это можно видеть на рис. 7.1.

То, что я в 1950 году называл градиентами (градиентами увеличения плотности текстуры, увеличения бинокулярной диспаратности и уменьшения подвижности), задающими увеличение расстояния на всем протяжении от носа испытуемого до горизонта, представляет собой переменные, которые действенны во всем этом диапазоне. Это лишний раз подтверждает взаимодополнительность проприоцепции и экстероцепции в восприятии. Самовосприятие и восприятие окружающего мира происходят одновременно.

Информация для восприятия расстояния

Вопрос о том, как может восприниматься расстояние, был поставлен очень давно. Если под расстоянием понимать расстояние до объекта в пространстве, то тогда это линия, упирающаяся одним своим концом в глаз и проецирующаяся на сетчатке в одну точку (на что обращал внимание еще в 1709 году епископ Беркли). Следовательно, расстояние само по себе видеть нельзя, а коль скоро это так, то возникает множество недоразумений, от которых еще никому не удавалось избавиться.

Однако вместо того, чтобы считать, что расстояние — это нечто простирающееся по воздуху, можно встать на точку зрения, согласно которой расстояние простирается по земле; в этом случае его можно увидеть. Оно будет проецироваться (это было показано мною в 1950 году) в виде градиента уменьшения оптического размера и увеличения оптической плотности деталей на поверхности земли. Однако этот градиент форм, становящихся одновременно меньше, тоньше и компактнее, достигает предела у земного горизонта, где в соответствии с законами естественной перспективы все зрительные телесные углы сжимаются до нуля.

У градиента есть и другой предел, который образуют проекционные формы носа, тела и конечностей. Нос проецируется в максимальной близости точно так же, как горизонт проецируется на максимальном удалении.

Как задается поворот головы

Голова может не только смещаться вместе с наблюдателем, но и поворачиваться. Поворачивать голову — значит смотреть по сторонам; смещать ее — значит передвигаться. Когда мы смотрим сначала в одну сторону, а затем в другую, голова поворачивается вокруг вертикальной оси. Когда мы смотрим то вверх, то вниз, голова поворачивается вокруг горизонтальной оси. Мы даже можем повернуть голову вокруг сагиттальной оси, склонив ее набок. Если смотреть вверх, в поле зрения всегда попадает небо, если смотреть вниз — земь.

Три пары полукружных каналов в вестибулярном аппарате внутреннего уха, расположенные в вертикальной, горизонтальной и сагиттальной плоскостях, фиксируют движения головы и задают степень ее поворота. Этот факт широко известен и хорошо изучен. Менее известно то, что эти повороты головы фиксируются еще и зрительно. То, что их задает, я называю скольжением поля зрения в объемлющем строе во время поворотов головы и кручения поля зрения в строе во время наклонов головы.

Скольжение и кручение этого своеобразного окна с его собственными специфическими заслоняющими краями представляют собой не просто «движения», а являются изъятием и прибавлением оптической структуры. При движении головы дело не ограничивается «движением» поля зрения относительно внешнего мира.

Когда голова движется, мир скрывается и открывается таким образом, что этим в точности задается, как движется голова. Все, что уходит из виду, когда голова поворачивается вправо, появляется в виду, когда голова поворачивается влево; все, что уходит из виду, когда голова поднимается, появляется в виду, когда голова опускается.

"не следует называть", "не следует путать", "не следует путать", "предположим", "можно увидеть", "нельзя увидеть", "мало кто различает", "невнимательность при наблюдении", "смутная вера", "можно так же говорить", "имея ввиду", "так называемого", "описаны в статье Гибсона"", "проиллюстрированы в фильме", демонстрировались фильмы Каплана"

Людей смущало, "видится", "сформулированной", "видится", мы видим, мы располагаем, я думаю, "кажутся", "объясняются", нам следует, люди уверены, "воспринимать", "восприятие объектов", "будет сказано.

задающая наблюдателю, человек видит мир, он видит, ему даны, он обратит внимание, "необходимо подчеркнуть", "как полагают", "постулировать дуализм", это можно видеть, я назвал, нос испытуемого, "подтверждает",

"вопрос поставлен", "понимать", обращал Беркли, "видеть нельзя", "возникают недоразумения", никому не удавалось избавиться, "считать", "встать на точку зрения", "можно увидеть", сказано мною,

"поворачивать - смотреть", "смещать - передвигаться", мы смотрим, мы смотрим, мы повернуть, "если смотреть", "факт известен и изучен", "менее известно", "фиксируются", "известен и изучен, я называю, "уходит из вида", "появляется в виду", "уходит из вида", "появляется в виду,