Поскольку распознавание форм в стереограммах с рандомными точками происходит не за счет заданных контуров, а становится возможным только после стереоскопической обработки стимула, глобальный стереопсис представляет собой одну из 5 функций, с помощью которых мы можем отличить фигуру от фона [156]: способность к различению

Исследования со стереограммами с рандомными точками и попытки разработать компьютерную модель, соответствующую нашей зрительной системе, наглядно продемонстрировали сложность бинокулярного зрения и стереопсиса. Одной из наиболее изученных проблем является так называемая проблема соответствия, которая должна быть решена при глобальном стереопсисе. ▶Рис. 1.74a, b показывает, что в стереограмме с рандомными точками с одинаковыми отдельными элементами существует более одной возможности бинокулярного комбинирования (и, следовательно, более одной возможной локализации глубины) [191]. Тем не менее, мы стереоскопически воспринимаем плоскость, а не неровную поверхность. Таким образом, глобальный стереопсис включает в себя механизм, который определяет различные варианты сопряжения локального стереопсиса и выбирает те, совокупность которых образует единый элемент формы. Все остальные комбинации элементов должны одновременно подавляться. В естественных условиях отдельные элементы различаются. Поэтому ошибочные сопряжения практически невозможны, что ставит вопрос о том, почему наша кора вообще развила столь сложный механизм.

Рис. 1.74 Иллюстрация многозначности стереограммы с рандомными точками.

a Соответствующая пара строк двух полуизображений расположена друг под другом. Пары точек 1–4, а также 28–32 отображаются без диспаратности (вертикальные стрелки). Точки 6–25 правого глаза (ПГ) имеют в левом глазу (ЛГ) поперечно-диспаратный, смещенный вправо эквивалент (стрелки вправо-вниз). Помимо используемых комбинаций элементов, которые способствуют восприятию гладкой поверхности, из-за идентичности отдельных элементов существуют многочисленные другие возможности комбинирования, две из которых показаны пунктирными стрелками. Если бы комбинация элементов внутри зон Панума была случайной, возникло бы впечатление совершенно нерегулярного по глубине узора. Однако благодаря глобальному стереопсису поперечно-диспаратная часть слитой пары строк воспринимается как приподнятая в одной плоскости.

b Поперечный срез стереоскопического восприятия.

Регистрация активности отдельных клеток в зрительной коре обезьян и психофизические эксперименты по адаптации у людей показали, что наша зрительная кора обрабатывает различные визуальные стимулы в анатомически разных областях. Знание о подобной специализации привело в психофизике стереопсиса к дальнейшему разделению в зависимости от способа предъявления диспаратности. Ранее описанными формами стереопсиса являются локальный и глобальный, качественный и количественный стереопсис.

Позиционная диспаратность передает статические относительные различия в глубине между 2 или несколькими объектами, которые встречаются во всех обычных стереотестах. Частным случаем является ориентационная диспаратность, которая возникает при рассмотрении вертикальных контуров с разным расстоянием верхнего и нижнего концов от наблюдателя. На гаплоскопе субъективный наклон в глубине достигается за счет зеркально-симметричного наклона вертикальных полуизображений, так как таким образом верхние и нижние концы контуров отображаются с разнонаправленной поперечной диспаратностью. Кажущийся наклон особенно выражен, если окружающие контуры не обладают ориентационной диспаратностью. При циклофориях, которые не компенсируются моторно полностью, отсутствует относительная, а имеется только абсолютная диспаратность или ошибка вергенции. Все контуры поля зрения проецируются на сетчатку с одинаковыми углами диспаратности. Из-за отсутствия референсного контура адаптация быстро приводит к исчезновению субъективного наклона в глубине.

Относительное расположение объектов в глубине имеет большое биологическое значение не только статически, но и динамически. Восприятие движения в глубине может быть вызвано двумя различными динамическими стимулами: изменением размера изображения на сетчатке и изменением поперечной диспаратности [157], [183]. Психофизические и нейрофизиологические данные свидетельствуют о том, что поперечно-диспаратный позиционный и двигательный стереопсис, а также восприятие движения в глубине, вызванное изменением размера, опосредуются различными центрами зрительной коры. В поле зрения существуют скотомы для двигательного стереопсиса, в то время как позиционный стереопсис там еще сохранен [85], [160], и также наблюдались обратные функциональные нарушения [163]. Длительная стимуляция двигательного стереопсиса снижает чувствительность к этой функции (адаптация), не повышая порог для позиционного стереопсиса [15]. Соответствующий эффект адаптации был обнаружен Regan и Beverly [155] для обоих ключевых признаков движения в глубине (адаптация к стимулу, меняющемуся по размеру, не снижает чувствительность к осциллирующим поперечным диспаратностям).

Особая, случайно обнаруженная форма двигательного стереопсиса была описана и объяснена физиком Карлом Пульфрихом [152], который был функционально одноглазым (феномен Пульфриха).

Наблюдают за объектом, который колеблется вперед-назад в фронтопараллельной плоскости, например, маятник с белым шариком на темном фоне. Стимул от маятника на сетчатке одного глаза ослаблен по интенсивности серым фильтром. Из-за ретинальных механизмов [12] он достигает зрительной коры позже, чем более интенсивный стимул от маятника с другого глаза. Таким образом, одновременно поступающие в зрительную кору стимулы от правого и левого глаза происходят из поперечно-диспаратных точек сетчатки, что возбуждает корковые стереодетекторы [31]. Если стимул от левого глаза проводится медленнее и маятник колеблется слева направо, для коры создается бинокулярный стимул, соответствующий изображению с неперекрещенной диспаратностью. Слитый стимул, то есть белый шарик, кажется колеблющимся за плоскостью фиксации. В точках разворота поперечная диспаратность отсутствует. Обратное движение маятника меняет направление диспаратности и, следовательно, ощущение глубины. На ▶рис. 1.75 схематически представлен вызванный задержкой проведения кажущийся пространственный диспарат объектов за один цикл маятника с шагом 45°. Степень кажущейся поперечной диспаратности и, следовательно, ощущение глубины зависят от скорости движения шарика, а также от плотности серого фильтра. Согласно Tychsen [183], одностороннее снижение яркости на 0,1 log единицы вызывает задержку проведения стимула примерно на 1,5 мс с уже отчетливо видимым стереоэффектом [182]. Поскольку одностороннее снижение интенсивности стимула может быть вызвано также цветными фильтрами, эффект Пульфриха был предложен в качестве метода измерения изолюминантности [152].