Spostrzeganie ruchuWarszawa.pub

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

POSTRZEGANIE

RUCHU

Wynalazek kina

  W 1877 r. E. Muybridge założył się z Lelandem
Stanfordem o to, czy galopujący koń odrywa
wszystkie cztery nogi od ziemi. Żeby rozstrzygnąć
ten zakład wykonali doświadczenie, które stało się
zalążkiem idei kina. Wzdłuż toru jazdy konia
ustawiono aparaty fotograficzne, natomiast linki
wyzwalające migawki tych aparatów przeciągnięto
w poprzek drogi. Galopujący koń zrywał jedną
linkę za drugą, co powodowało wyzwalanie
migawek kolejnych aparatów. Poza ustaleniem
ponad wszelką  wątpliwość,  że koń odrywa
wszystkie cztery kończyny podczas galopu, obaj
panowie przekonali się,  że szybkie wyświetlenie
kolejnych zdjęć daje złudzenie ruchu. Już 11 lat
później słynny wynalazca Thomas Edison
wykorzystał to złudzenie, nakręcając pierwszy film
na celuloidowej taśmie.
  Tak więc, kiedy Max Wertheimer w 1912 r.
opublikował swoją  słynną pracę, która dała
początek psychologii postaci, ruch pozorny, o
którym traktowała ta praca, był już całkiem dobrze
poznanym zjawiskiem. Co takiego zatem było w tej
pracy nowego? Zanim odpowiemy na to pytanie
rozważymy kilka zagadnień dotyczących
spostrzegania ruchu.

Ruch

Ruch obiektu polega na zmianie jego położenia w

czasie. W fizyce ruch przedstawia się często za
pomocą wykresu zależności położenia obiektu od
czasu. Tak więc na osi rzędnych odkładamy
odległość punktu od umownego punktu odniesienia,
natomiast na osi odciętych czas. W ten sposób
uzyskuję się linię na wykresie, której każdy punkt
mówi nam, gdzie znajdował się obiekt w określonej
chwili. Jeśli linia ta jest prostą równoległą do osi
czasu, to znaczy, że obiekt pozostawał nieruchomy:
jego odległość od punktu odniesienia nie zmieniała
się w czasie (rys. 1a). Gdyby w równych odstępach
czasu odległość od punktu odniesienia rosła o tę
samą wartość, powiedzielibyśmy,  że jest to ruch
jednostajny, tzn. o stałej prędkości. Wówczas
wykres ruchu byłby linią prostą nachyloną do osi
czasu pod kątem różnym od zera (rys. 1b). Większa
prędkość oznacza większy kąt nachylenia. Jeśli
obiekt porusza się ruchem wahadłowym, wykresem
jego ruchu jest sinusoida (rys. 1c). Dlaczego tak
jest? Rozważmy jeden okres sinusoidy, obrazujący
na przykład wahadłowy ruch kulki zawieszonej na
nitce. Wierzchołek sinusoidy oznacza punkt naj-
większego wychylenia (umownym punktem odnie-
sienia jest pion). Kulka osiągnąwszy maksymalne
wychylenie, rozpoczyna ruch w przeciwnym kie-
runku. Z początku jej prędkość jest niewielka, lecz
wzrasta, osiągając maksymalną wartość w momen-
cie przejścia przez punkt odniesienia. Od tej chwili
zaczyna maleć aż osiągnie punkt minimalny, kiedy
to — przez nieskończenie krótką chwilę - prędkość
jego pozostanie równa zeru.
  W zagadnieniach związanych ze spostrzeganiem
ruchu ważną rolę odgrywa tzw. ruch
stroboskopowy. W ruchu takim punkt wydaje się
nie przesuwać w sposób ciągły, lecz skakać z
pozycji na pozycję. Innymi słowy, przez określony
czas przebywa w jednym miejscu, następnie

Max Wertheimer (1880-1943).

Niemiecki psycholog urodzony w Pradze. Studiował na w Pradze,

Berlinie i Würzburgu. Stopień doktora uzyskał w 1904 r. Jego prace z zakresu psychologii opublikowane
w latach, w których był profesorem we Frankfurcie i Berlinie postawiły go w rzędzie najwybitniejszych
psychologów tamtych czasów. W 1933 r., krótko przed dojściem Hitlera do władzy, opuścił Niemcy i
wyemigrował do Stanów Zjednoczonych. Do 1943 roku pracował w New School for Social Research. Jego
praca nt. ruchu phi opublikowana w 1912 roku stała kamieniem węgielnym pod budowę psychologii
postaci. Jego pierwsze doświadczenia wykonane we współpracy z Wolfgangiem Köhlerem i Kurtem
Koffką zapoczątkowały nowe holistyczne podejście w badaniach psychologicznych. Pod koniec życia
zajmował się głównie problemem uczenia się.

przeskakuje do następnego, gdzie pozostaje przez
jakiś czas itd. Wykres takiego ruchu pokazuje rys. 1d.
Oczywiście nie jest fizycznie możliwe, by poruszają-
cy się punkt „nie zajmował pozycji przejściowych” -
ruch stroboskopowy jest wrażeniem obserwatora, a
nie rzeczywistym ruchem.
Opisane przykłady ruchu obiektów odnoszą się do
ruchu prostoliniowego. W rzeczywistości, ruch może
odbywać się oczywiście po dowolnej krzywej w
przestrzeni. Jego opis wówczas się komplikuje.

Psychofizjologia spostrzegania
ruchu

System wzrokowy człowieka jest wyposażony w
bardzo precyzyjny mechanizm, dzięki któremu
możemy spostrzegać przedmioty będące w ruchu,
wydzielać je z tła i uniezależniać od ruchu głowy oraz
ruchu oczu.

Jeśli oczy pozostają nieruchome, obraz
poruszającego się obiektu pobudza coraz to nowe
receptory siatkówki. Informacje te są dalej
dostarczane do komórek kory wzrokowej, które
stanowią specyficzne detektory ruchu — reagują
tylko na bodźce poruszające się w polu recepcyjnym
w określonym kierunku. Sekular i Ganz (Sekular &
Ganz, 1963) wykonali bardzo pomysłowe

doświadczenie psychofizyczne potwierdzające
hipotezę,  że percepcja ruchu opiera się na takich
właśnie specyficznych detektorach ruchu.
Obserwatorzy wpatrywali się przez kilka minut w
paski przesuwające się w jednym kierunku. Następnie
badano progi oświetlenia, przy których widoczny
będzie ruch pasków w tym samym kierunku co
pasków adaptujących (tzn. tych, w które się
uprzednio wpatrywali) oraz w kierunku przeciwnym.
Wyniki wskazywały, że progi te są podwyższone dla
kierunku zgodnego z kierunkiem ruchu pasków
adaptujących. Według autorów świadczy to o
istnieniu detektorów ruchu, które reagują tylko na
jeden kierunek ruchu bodźca i których wrażliwość
obniża się po długotrwałym pobudzaniu tego typu
bodźcem.
  Doświadczenie Sekulara i Ganza stanowi
laboratoryjny przykład zjawiska znanego jako
powidok ruchu. Ogólnie powidoki ruchu to zmiany
w spostrzeganiu wywołane uprzednim długotrwałym
wpatrywaniem się w ruchomy bodziec. Na przykład,
powidokiem ruchu jest tzw. złudzenie
wodospadowe. Jeśli przez długi czas przyglądamy
się spadającej wodzie, a następnie przeniesiemy
wzrok na jakiś obszar, gdzie znajdują się nieruchome
obiekty, ulegniemy złudzeniu,  że obiekty te, wbrew
wszelkiemu zdrowemu rozsądkowi, poruszają się
pionowo w górę.

Ruch pozorny

To, co widzimy na ekranie w kinie w czasie
wyświetlania filmu, to w rzeczywistości sekwencja
szybko po sobie następujących nieruchomych
obrazków. U podstaw techniki kinowej leży
właściwość naszego systemu wzrokowego, który ruch
stroboskopowy, czyli przeskoki oglądanego obiektu z
pozycji na pozycję, bez zajmowania pozycji

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Rys. 1. Przedstawianie ruchu obiektu na wykresie.
Współrzędne każdego punktu linii reprezentującej obraz
graficzny ruchu określają w jakim położeniu był punkt w
określonej chwili czasu. (A) Obiekt pozostaje w spoczynku.
(B) Obiekt porusza się ruchem jednostajnym. (C) Obiekt
porusza się ruchem wahadłowym. (D) Obiekt porusza się
ruchem stroboskopowym.

czas

ło

żenie

czas

ło

żenie

pośrednich, w określonych warunkach spostrzega
jako ruch ciągły.

  Zjawisko ruchu pozornego zostało odkryte przez
psychologów postaci i uznane za doniosły dowód na
to,  że całość  to  nie  suma  części: wydaje się,  że
nieruchomy obiekt pokazywany w różnych pozycjach
w określonych odstępach czasu porusza się z jednej
pozycji na drugą, czyli posiada nową  własność

―

ruch.
  W najprostszym wydaniu w zjawisku ruchu
pozornego obserwuje się dwa punkty świetlne
zapalające się na przemian. Jeśli przełączenia są
bardzo szybkie (> 40 razy na sekundę), widzimy dwa
stacjonarne migotające punkty. Jeśli z kolei są bardzo
powolne (< 2 razy na sekundę, czyli rzadziej niż co
500 ms), widzimy dwa na przemian zapalające się
punkty  świetlne. Jednak przy odpowiednio dobranej
odległości między punktami i odstępie między
kolejnymi przełączeniami, widzi się,  że obiekt
przesuwa się ruchem płynnym z jednej pozycji na
drugą. Odnosimy zatem wrażenie,  że obiekt
przechodzi z jednej pozycji na drugą ruchem ciągłym,
czyli widzimy go w punktach, w których nigdy w
rzeczywistości nie był! Ten typ ruchu pozornego,
zwany ruchem ß,

obserwujemy przy częstotliwości

przełączania 10 razy na sekundę. To właśnie zjawisko
jest bazą, na której opiera się technika filmowa.
  Ciekawym typem ruchu pozornego jest tzw. ruch φ.
Powstaje on przy częstotliwości przełączania
większej niż ruch ß. Przy takich prędkościach odnosi
się wrażenie,  że oba punkty pozostają nieruchome
choć migocą. Równocześnie jednak odnosi się
wrażenie, że „coś” się porusza. Kiedy oba obiekty są
prezentowane na jasnym tle, obserwator ma trudności
z ustaleniem, co się porusza pomiędzy obiektami,
stwierdzając na ogół, że to „coś czarnego” (Steinman
et al., 2000). Wertheimer kładł duży nacisk na ten typ
ruchu pozornego, ponieważ uważał,  że w tym
zjawisku widzi się „czystą” postać ruchu jako
elementarnego składnika percepcji wzrokowej,
argumentując,  że w tej sytuacji ruch nie może być
„wywnioskowany” ze zmian pozycji, ponieważ
widoczne obiekty pozostają na swoich miejscach
(Palmer, 1999; Steinman et al., 2000).

Czy można widzieć tylko ruch?

Steinman i wsp. (2000) sugeruje następujące
wyjaśnienie dla zjawiska ruchu ß

i φ. Według teorii

Goodale’a i Milnera (1992) istnieją dwie drogi
wzrokowe, które biorą swój początek w korze V1. W
tzw. drodze grzbietowej, wiodącej do kory
ciemieniowej, przetwarzana jest lokalizacja i ruch
bodźca. W drodze brzusznej, prowadzącej do płata
skroniowego przetwarzane są inne atrybuty, tj. kształt
i kolor. Jeśli jakiś obiekt się porusza, stymuluje
zwykle obie drogi, co prowadzi do powstania
wrażenia ruchu

takiego jak ruch pozorny ß. Jednak

gdy zmiany są bardzo szybkie, aktywacji ulega tylko
droga grzbietowa

, ponieważ zmiany pozycji bodźca

są za szybkie dla możliwości przetwarzania drogi
brzusznej. Ta koncepcja, przynajmniej w pewnym
zakresie, znajduje potwierdzenie w badaniach
neuropsychologicznych. George Riddoch, angielski
neurolog, kapitan Korpusu Medycznego Armii
Królewskiej w 1917 roku opisał przypadek pacjenta,
który w czasie I wojny światowej został zraniony
strzałem w głowę. Strzał ten spowodował
uszkodzenie płata potylicznego i w następstwie tego
ślepotę w pewnym obszarze pola widzenia. Mimo
tego uszkodzenia pacjent spostrzegał jednak
poruszające się przedmioty w tym obszarze, chociaż
nie potrafił określić innych atrybutów poruszającego
się obiektu. Opis tego, co widział pacjent Riddocha,
odpowiada ruchowi

φ — widział ruch, lecz nie

widział obiektów.

Riddoch popełnił jednak błąd przypuszczając,  że
fragment mózgu odpowiedzialny za spostrzeganie
ruchu musi znajdować się w obrębie kory
prążkowanej. Sugestia Riddocha została prawie
natychmiast odrzucona przez Holmesa, który
stwierdził,  że jest ona z pewnością nieprawdziwa,
ponieważ we wszystkich badanych przez Holmesa
przypadkach uszkodzenie kory prążkowanej
prowadziło do całkowitej ślepoty.
  Krytyka Holmesa spowodowała,  że w zasadzie do
końca lat siedemdziesiątych XX wieku, nikt
poważnie nie brał pod uwagę możliwości istnienia
odrębnej struktury w obrębie kory wzrokowej, w
której przetwarzany jest ruch bodźca. Teraz
wiadomo,  że za spostrzeganie ruchu odpowiedzialna
jest głównie kora V5 w obrębie drogi grzbietowej w

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

płacie ciemieniowym.

Problem korespondencji

  System wzrokowy staje wobec problemu wyboru
jednego z wielu możliwych rozwiązań. Dzieje się tak
dlatego,  że informacje dostarczane z siatkówek są
niewystarczające do rozwiązania problemu.
Postawiony przed takimi problemami system
wzrokowy czasami wybiera błędne rozwiązania, tj.
iluzoryczne rozwiązanie. Czasem natomiast
rozwiązanie jest niestabilne i wówczas raz nam się
jawi jedno, raz inne rozwiązanie.
Również w odniesieniu do spostrzegania ruchu
można wytworzyć bodźce, które sugerują zmianę
pozycji obiektów w czasie, czyli ruch, jednak nie

pozwalają na określenie skąd dokąd przesunął się
określony obiekt. Rozważmy sytuację na rys. 2.
Rys. 2a i b pokazuje dwie kolejne „klatki” filmu: na
jednej dwie kropki ustawione są w linii poziomej, na
drugiej — pionowo. Czy jeśli pokażemy te dwie
klatki na przemian z częstotliwością odpowiednią do
powstania zjawiska ruchu pozornego, będziemy
widzieli ruch kropek zgodny ze wskazówkami zegara
czy przeciwny? Aby rozwiązać ten problem, system
wzrokowy musi wiedzieć lub zgadnąć, który obiekt
przechodzi w który. Jeśli brakuje jakichś wskazówek,
osoba badana ma trudności z określeniem kierunku
ruchu, a system wzrokowy staje przed problemem
korespondencji. Problemem korespondencji polega

zatem na określeniu, skąd dokąd przemieścił się
obiekt. Jakie czynniki mogą pomóc w rozwiązaniu
tego problemu? Jednym z najważniejszych wydaje się
odległość: jeśli nie ma innych wskazówek, system
wzrokowy zakłada, że dany obiekt przechodzi w
najbliższy mu obiekt. Tę regułę można by nazwać
„zasadą bliskości”. Gdyby zatem na rysunku 2b
kropki ustawione byłyby nie w linii poziomej lecz w
linii nieco odchylonej w prawo od pionu, wówczas
system wzrokowy rozwiązałby problem
korespondencji w następujący sposób: górna kropka
przechodzi w prawą, dolna w lewą. Takie
rozwiązanie problemu korespondencji jest przyczyną
powstawania złudzenia „dyliżansowego”

. Załóżmy,

że oglądamy film, na którym dyliżans pędzi co koń
wyskoczy. W określonych warunkach obracające się
koło ze szprychami wydaje się obracać niezgodnie z
kierunkiem jazdy dyliżansu. Ponieważ takie zjawisko
nie występuje w rzeczywistości, możemy
przypuszczać, że jest to złudzenie związane z tym, że
film to sekwencja zdjęć pokazywanych kolejno jedno
po drugim z odpowiednią szybkością. Dwa kolejne

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Rys. 2. Problem korespondencji. (A) i (B) pokazują dwie
kolejne klatki filmu. Czy będzie się nam wydawało, że
kropki obróciły się zgodnie czy przeciwnie do kierunku
ruchu wskazówek zegara (C).

W języku angielskim złudzenie to jest znane pod nazwą

wagon wheel illusion. Proponuję jednak nazwę „złudzenie
dyliżansowe”, ponieważ najczęściej można je zaobserwować
oglądając pędzący dyliżans na filmach z gatunku westernów.

Rys. 3. Złudzenie „dyliżansowe”. Jeśli kąt obrotu
pomiędzy dwoma kolejnymi klatkami filmu (czarna
strzałka) jest duży w stosunku do kąta pomiędzy dwoma
sąsiednimi szprychami, problem korespondencji zostaje
błędnie rozwiązany i powstaje złudzenie, że koło obraca się
w przeciwnym kierunku.

zdjęcia filmu przedstawiają koła w dwóch chwilach
czasu. I pojawia się problem korespondencji: która
szprycha przeszła w którą? Okazuje się, że gdy kąt, o
jaki obróciło się koło pomiędzy chwilami wykonania
kolejnych klatek filmu, był duży w stosunku do
odstępu pomiędzy szprychami, wydaje się, że koło
porusza się wstecz, ponieważ problem
korespondencji zostaje błędnie rozwiązany: każda
szprycha nie przechodzi „w samą siebie” w nowej
pozycji, lecz w poprzedzającą ją szprychę w nowej
pozycji (rys. 3).

Problem apertury

Problem korespondencji przedstawiony w
poprzednim podrozdziale może wydawać się nader
sztuczny, ponieważ dotyczy bardzo szczególnych

sytuacji, które nie występują w przyrodzie, gdzie ruch
pozorny jest raczej rzadko spotykany. Jednak system
wzrokowy musi stanąć wobec konieczności
rozwiązania problemu korespondencji nawet w
odniesieniu do ruchu ciągłego. Takie wymagania
stawia mu tzw. problem apertury

, odmiana proble-

mu korespondencji. Powstaje on wtedy, gdy
oglądamy ruch obiektu przez otwór w jakiejś
nieprzezroczystej płaszczyźnie. Może się wówczas
zdarzyć, że nie widzimy końców poruszającego się
przedmiotu i korespondencja jest niejednoznaczna.
Pokazuje to rysunek 4. Jeśli linia między chwilami t

przesunie się z pozycji 2 do 1, system wzrokowy

nie jest w stanie „zgadnąć”, jak naprawdę przesunął
się oglądany przedmiot (nawet jeśli porusza się
ruchem ciągłym!) i musi przyjąć pewne dodatkowe
założenie, np. że każdy ruch odbywa się z
najmniejszą możliwą prędkością. Z takim
założeniem, rozwiązaniem problemu jest ruch
prostopadły do orientacji przedmiotu. Problem
apertury znika, jeśli pojawią się jakiekolwiek punkty
pozwalające na jednoznaczne rozwiązanie
korespondencji, np. końce przedmiotu.

Przezroczystość ruchu

Układ wzrokowy często staje przed problemem,
czy informacje na temat ruchu obiektów pochodzą od
jednego czy od wielu obiektów. Rozważmy na przy-
kład dwie przenikające się wzajemnie ruchome
płaszczyzny, na których znajdują się przypadkowo
rozsiane punkty. Jeśli zaczniemy przesuwać
względem siebie te przezrocza, zobaczymy dwie
przenikające się ruchome płaszczyzny. Układ wzro-
kowy musi w takiej sytuacji równocześnie ustalić
reprezentację “sprzecznych” (na przykład jednocze-
śnie w prawo i w lewo) ruchów punktów należących
do obu płaszczyzn w tym samym obszarze
przestrzeni. Mówi się w takiej sytuacji o
przezroczystości ruchu.
Przezroczystość ruchu polega więc na tym, że
ruch spostrzegany w określonym obszarze pola wi-
dzenia interpretowany jest jako poruszanie się nie
jednego, lecz dwóch nakładających się obiektów. O

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Rys. 4. Problem apertury. Jeśli przesuwający się pręt jest
oglądany przez aperturę, tak że nie widać jego końców,
wówczas system wzrokowy staję przed problemem, który
punkt „przechodzi” w który. Na rysunku (A) pokazano
możliwe rozwiązania. (B) System wzrokowy, przyjmując
założenie o minimalnej prędkości: spostrzegany ruch
wydaje się prostopadły do orientacji obiektu. (C) Problem
korespondencji znika, jeśli np. widoczny jest jeden koniec
poruszającego się przedmiotu.

Angielskie słowo aperture przełożyć można jako otwór, szczelina.

Ponieważ jednak w języku polskim istnieje słowo apertura, jest ono
tu stosowane jako najbardziej podobne do oryginalnego.

przezroczystości ruchu możemy mówić
również w przypadku ruchu „materiału
w kratkę”. Wyobraźmy sobie dwie
nałożone na siebie płaszczyzny złożone
z czarno-białych pasków (nazwijmy je
pasiakami). Niech każdy pasiak porusza
się prostopadle do linii, które go tworzą
(rys. 5). Załóżmy też,  że niewidoczny
jest ruch końców linii. Czy zdawać nam
się  będzie,  że widzimy, zgodnie z
r z e c z ywi s t o śc ią ,   d wa   p a si a ki
poruszające się w kierunkach
prostopadłych, czy też jeden wzór
powstały z nałożenia obu płaszczyzn,
p o r u s z a j ą c y  si ę  w ki e r u n ku
wypadkowym, czyli po przekątnej?
Okazuje się,  że zależy to od kilku
czynników. Jednym z nich jest to, czy oba pasiaki
składają się z linii o jednakowej grubości. Jeśli tak,
prawdopodobne jest, że dostrzeżemy jeden wzór
poruszający się po przekątnej. Jeśli linie będą różne,
będziemy mieć raczej wrażenie dwóch pasiaków
poruszających się niezależnie od siebie w kierunkach
prostopadłych. Będziemy tu odnosili wrażenie
przezroczystości ruchu.
Okazuje się jednak, że nie wszystkie poruszające
się w przeciwnych kierunkach płaszczyzny wywołają
powstanie zjawiska przezroczystości ruchu, nawet
jeśli elementy obu wzorów są identyczne. Wykazali
to Qian, Andersen i Adelson
(1994a) z MIT. W swoich
doświadczeniach zastosowali
bodźce w postaci matr yc
złożon yc h z pr z ypa dko wo
rozsianych punktów. Jeśli punkty
poruszały się w przeciwnych
kierunkach — np. połowa punktów
poruszała się w prawo, a połowa w
l e w o   ( m a t r y c a   p u n k t ó w
niesparowanych) — obserwator
p o s t r z e g a ł   d w i e   r u c h o me
przenikające się  płaszczyzny.
Kiedy jednak każdy punkt
poruszający się w lewą stronę,
posiadał w bliskiej odległości
s w o j e g o   k o n t r p a r t n e r a ,

poruszającego się w prawą stronę (matryca punktów
sparowanych), efekt ruchu znikał: wydawało się, że
punkty po prostu migotają (patrz rys. 6).
W kolejnej pracy Qian i Andersen (1994b) zbadali
odpowiedzi komórek znajdujących się w pierwszo-
rzędowej korze wzrokowej (V1) i wspomnianej
wcześniej korze V5 (odpowiedzialnej za spostrzega-
nie ruchu) małpy (Macacca mulatta) na bodźce
“sparowane” i “niesparowane” i stwierdzili, że na
poziomie kory V1 komórki wrażliwe na kierunek
ruchu jednakowo odpowiadają na oba typy bodźców.
Dopiero na poziomie kory V5 komórki zdecydowanie

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Rys. 5. Pasy pionowe i poziome poruszają się we wzajemnie
prostopadłych kierunkach (strzałki poziome i pionowe poza „materiałem”
wskazują rzeczywisty ruch pasków, zaś strzałki w środku kwadratu obra-
zują ruch spostrzegany). Jeśli szerokość pasów jest równa, obserwator
widzi ruch jednego „pokratkowanego” obiektu wzdłuż przekątnej
kwadratu (rysunek po lewej stronie). Jeśli szerokość pasów jest różna,
widzi jeden pasiak poruszający się w pionie i jeden w poziomie (rysunek
po prawej).

Rys. 6 Bodźce używane przez Qiana i wsp. przy badaniu zjawiska
przezroczystości ruchu. Po lewej stronie matryce punktów niesparowanych. Przy
każdym punkcie strzałką pokazano kierunek ruchu. Jakkolwiek na rysunku
zaznaczono punkty poruszające się w lewo kolorem niebiekim, a w prawo
czarnym, w rzeczywistości wszystkie punkty miały jednakową barwę. Po prawej
stronie matryce punktów sparowanych. W pobliżu każdego punktu
poruszającego się w prawą stronę znajduje się punkt poruszający się w stronę
lewą. Matryce wyświetlane są w obu przypadkach na bardzo krótki czas.

żywiej odpowiadają na matryce niesparowanych
punktów. Tak jest — twierdzą autorzy — ponieważ
do poziomu kory V1 “sparowane” i “niesparowane”
bodźce ruchowe są przetwarzane równolegle. Poza
korą V1 natomiast dochodzi do tłumienia, jeśli
poruszające się punkty posiadają różne kierunki w
niewielkich regionach pola widzenia.

Literatura

Goodale, M.A., Milner, A.D. (1992),Separate visual
pathways for perception and action, Trends in
Neuroscience,

15, 97-112.

Holmes, G. (1917), The symptoms of acute cerebellar

injuries due to gunshot injuries, Brain, 40, 461-535.
Qian, N. & Anderesen R. A. (1994a). Transparency

motion perception as detection of unbalanced
motion signals. II. Physiology. Journal of
Neuroscience, 14, 7367-7380.

Qian, N., Anderesen R. A. & Adelson E. H. (1994b).

Transparency motion perception as detection of
unbalanced motion signals. I. Psychophysics.
Journal of Neuroscience, 14, 7357-7366.

Palmer, S.E. (1999). Vision science. Photons to

phenomenology. MIT Press, Cambridge,
Massachuesetss.

Sekular, R., Ganz, L. (1963). Aftereffects of seen
motion with a stabilized retina image, Science, 139,
419-420.
Steinman, R.M., Pizlo, Z. & Pizlo, F.J. (2000). Phi is

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

Doświadczenie 1

Zjawisko przezroczystości występuje również w
przypadku obiektów stacjonarnych. Na przykład
odnosimy wrażenie, że szary prostokąt przedstawiony
na rys. 7 po lewej stronie jest przezroczysty, natomiast
inaczej ma się sprawa w przypadku prostokąta w
środku rysunku. Jak widać, aby powstało wrażenie
przezroczystości konieczne jest, aby w obszarze
obiektu „półprzezroczystego”, fragment obiektu
„zasłanianego” miał taką luminancję, jak gdyby
światło przechodzące przez obiekt przezroczysty
zostało osłabione. Tak jest tylko na rysunku po lewej

stronie. Stoner, Albright i Ramachandran (1990)
zbadali, jak pozorna przezroczystość pasiaka wpływa
na spostrzegany ruch. Wiemy, że dwa identyczne pa-
siaki poruszające się w dwóch niezależnych
kierunkach spostrzegane są jako jeden wzór
poruszający się w kierunku wypadkowym. Co się
jednak stanie, gdy miejsca przecięć obu pasiaków będą
sugerować ich przezroczystość, tj. że przez „górny”
pasiak widać poruszający się pasiak dolny. Czy w
takiej sytuacji zobaczymy niezależny ruch dwóch
płaszczyzn, czy ruch jednego wzoru z wypadkową
prędkością? Aby odpowiedzieć na to pytanie, Stoner i
wsp. wyświetlali bodźce pokazane na rysunku 8.
Widoczny wzór powstał z nałożenia dwóch pasiaków:
linie jednego z nich są ustawione pod kątem 45º na

lewo od pionu, a drugiego pod kątem 45º
na prawo od pionu. Jasności pasów obu
wzorów są identyczne. Natomiast od
próbki do próbki zmianie ulegała jasność
miejsca przecięcia, przyjmując jedną z
kilku z góry ustalonych wartości od
czerni do bieli. Zadaniem obserwatora

było określenie, czy widzi ruch
wypadkowy (w górę) czy ruch
skł ad o w yc h ( na b o ki ) . J eśl i
przezroczystość determinuje to, czy
widzimy niezależny ruch pasiaków
składowych czy ruch wypadkowy, ruch
składowych powinniśmy widzieć wtedy,
gdy warunki sprzyjają spostrzeganiu
przezroczystości, czyli gdy jasność
punktu przecięcia jest mniejsza niż
jasność linii (rys. 8B). Jeśli miejsce
przecięcia jest za ciemne lub za jasne,
powinniśmy raczej obserwować ruch

wypadkowy.

Rys. 7. Prostokąt po prawej stronie przykrywający czarny okrąg wydaje się
półprzezroczysty. Inaczej jest w przypadku prostokąta w środku i po prawej
stronie.

Rys. 8. Bodźce zastosowane przez Stonera i wsp. Linie poruszały się w
kierunku prostopadłym do ich orientacji. Od próbki do próbki zmieniała
się jasność miejsca przecięcia linii o różnej orientacji.

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

ŁUDZENIA

WZRO-

KOWE

W powyższym tekście zapoznaliśmy się ze zjawi-
skiem spostrzegania i niespostrzegania przezroczy-
stości ruchu w zależności od jasności punktów prze-
cięcia linii. Jest to jeden z przykładów tego, iż widzi-
my to, co wydaje się możliwe i prawdopodobne dla
naszego systemu wzrokowego. Innymi przykładami
tej zasady są niektóre złudzenia wzrokowe (na przy-
kład tzw. pokój Amesa). W tym rozdziale zajmiemy
się statycznym złudzeniem odkrytym przez Franza
Müller-Lyera w 1889 r. i nazwanym jego imieniem.
Przedstawione zostało ono na rysunku 5-1. Ocenia-
jąc odległość między końcami strzałki, stwierdzamy,
że jest ona większa na rysunku górnym niż na dol-
nym. Łatwo się jednak przekonać, mierząc te odle-
głości za pomocą linijki, że są one równe. Dlaczego
ulegamy takiemu złudzeniu? Jakie mechanizmy per-
ceptualne za nim się kryją?

Zasada stałości percepcyjnej

Do naszych oczu docierają rozmaite obrazy, które
zmieniają się z chwili na chwilę. Mimo tej oczywi-

stej różnorodności i zmienności, postrzegany świat
jest stabilny. Widzimy więc barwę, orientację, wiel-
kość i kształt obiektów bardzo precyzyjnie i to nieza-
leżnie od kontrastu, oświetlenia, kąta widzenia itd.
Zjawisko to nazywamy stałością percepcyjną. Na
przykład stałość białości odnosi się do faktu, że
obiekt wydaje nam się biały niezależnie od zmian
oświetlenia. Tak więc śnieg wydaje nam się biały
zarówno za dnia, jak i wieczorem. Podobnie liście
wydają nam się zielone niezależnie od pory dnia.
Problem w tym, że rozkład długości fal światła odbi-
tego od liści zmienia się wraz z oświetleniem, a
przecież to długość fali świetlnej decyduje o tym,
jaką barwę spostrzegamy.
Innym przykładem jest prawo stałości kształtu.
Mówi ono, że kształt obiektu jest niezależny od kąta,
pod którym się patrzy na ów obiekt. Typowym przy-
kładem jest skrzydło okna lub drzwi, które zachowu-
ją swój kształt, mimo że obserwujemy je z różnych
pozycji. Na rysunku 5-2 pokazano z kolei sześcian w
różnych ujęciach. W rzeczywistości mamy do czy-
nienia raczej z trapezoidami i równoległościanami:

Rys. 5-2 Zjawisko stałości kształtu. Wydaje się, że płaskie kształty złożone z różnych czwo-
rokątów przedstawiają prostopadłościan widziany z różnych perspektyw.

Rys. 5-1. Figura Müller-Lyera. Odcinek między zakoń-
czeniami strzałki wydaje się dłuższy na górnym rysunku
niż na dolnym.

not beta, and why Wertheimer’s discovery
launched the Gestalt revolution. Vision Research,
40, 2257-2264.

Stoner, G. R., Albright, T.D., Ramachandran, V.S.
(1990). Transparency and coherence in human motion

perception. Nature, 344, 153-155.

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

tylko niektóre kąty na tym rysunku są naprawdę pro-
ste. Rzeczą interesującą jest to, że zjawisko stałości
kształtu jest procesem automatycznym i jako takie
nie podlega supresji wolicjonalnej, tj. nie możemy
„zmusić“ naszego systemu wzrokowego, aby inaczej
zinterpretował rysunek taki jak 5-2: wszystkie figury
jawią się nam jako sześciany, może poza tą, która
znajduje się skrajnie po prawej stronie.
Stałość kształtu jest ściśle związana z pozorną
głębią oglądanego obiektu. Ilustruje to rysunek 5-3.
Na bazie dwóch identycznych równoległoboków,
znajdujących się po lewej stronie, zbudowano rów-
noległościany. Mimo że powierzchnie górnych ścian
tych brył są faktycznie jednakowe, powierzchnie
górne obu brył wydają się nam zupełnie różne. Wy-
daje się, że bryła po lewej stronie przedstawia wąski
równoległościan rozciągający się daleko w głąb:
subiektywnie jest on węższy niż równoległościan po
prawej stronie zbudowany na fizycznie identycznym
równoległoboku. Przykład ten dowodzi, że jest nam

niezwykle trudno postrzegać dwuwymiarowe rysun-
ki jako wyłącznie płaskie figury bez nadawania im
trójwymiarowej interpretacji.
Stałość kształtu jest z pewnością wynikiem działa-
nia wielu czynników. Jednym z oczywistych jest
znajomość przedmiotów i kształtów. Tym niemniej
prawo stałości kształtu działa również w odniesieniu
do nieznanych obiektów.
Według Gregory’ego (1963) za złudzenie Müller-
Lyera odpowiedzialna jest percepcyjna stałość wiel-
kości. Kiedy jakiś przedmiot znajduje się w niewiel-
kiej odległości od oka, jego obraz siatkówkowy jest
duży (rys. 5-4). W miarę oddalania go od oka, jego
obraz siatkówkowy maleje. Łatwo się o tym przeko-
nać, wyciągając przed siebie kciuk i patrząc jednym
okiem na jakiś sporej wielkości przedmiot znajdują-
cy się w innej części pokoju, na przykład na grubą
książkę stojącą na półce. Jeśli kciuk znajdzie się
odpowiednio blisko oka, zasłoni całą książkę. Jego
obraz siatkówkowy jest większy niż obraz siatków-

D
´

B´

Rys. 5-4. Wielkość obrazu powstającego na siatkówce w zależności od odległości obserwowanego przedmio-
tu. Jak widać, przedmioty B

i D mają te same wielkości. Jednakże ich obrazy siatkówkowe są różne. Z kolei

przedmiot S jest mniejszy niż D, jednak jego obraz na siatkówce jest równie duży.

Rys. 5-3 Na bazie dwóch identycznych równoległoboków przedstawionych w górnej części rysun-
ku sporządzono rysunki dwóch prostopadłościanów. Ściana górna prawego wydaje się szersza niż
lewego, choć w rzeczywistości są identyczne.

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej

kowy dużo większej od niego książki.
  Mimo tego faktu, w dużym zakresie odległości
postrzegana wielkość obiektu wydaje nam się stała,
niezależna od wielkości jego obrazu na siatkówce.
  Wśród najważniejszych czynników mających
wpływ na stałość wielkości jest przypuszczalnie po-
zorna odległość i tło. Rys. 5-5 pokazuje, że informa-
cje o odległości, kiedy są właściwie używane, poma-
gają w zachowaniu stałości wielkości na dwuwymia-
rowym obrazku oraz że brak wskazówek na temat
odległości powoduje, że efekt ten znika (złudzenie
Ponzo, rys. 5-5d).
  To zjawisko zostało wykorzystane przez Gregory’-
ego do wyjaśnienia złudzenia Müller-Lyera. Twier-
dzi on, że strzałki na końcach linii z rys. 5-1 mogą

być przez obserwatora automatycznie uznane za ele-
menty wprowadzające perspektywę. Ta perspektywa
natomiast sugeruje błędny osąd odległości. Idea ta
została zilustrowana na rys. 5-6. Figury Müller-
Lyera według hipotezy Gregory‘ego są dwuwymia-
rowymi rzutami trójwymiarowych kształtów. Zatem
wskutek działania mechanizmu stałości wielkości
elementy znajdujące się bardziej w głębi, w większej
pozornej odległości od nas, wydają się większe. Me-
chanizm percepcyjnej stałości wielkości, który jest
ważnym mechanizmem kompensującym — na przy-
kład kompensuje zmniejszanie się wielkości obrazu
siatkówkowego wraz z odległością lub zmianę bar-
wy przy zmieniającym się oświetleniu — w tym
przypadku zadziałał błędnie.

Rys. 5-5. Prawa zachowania stałości wielkości. A. Obiekt „odległy“ jest dwukrotnie mniejszy niż
„bliski“, jednak nie wydaje się nam aż tyle mniejszy. B. Widzimy to jednak, gdy obiekt „odległy“ usta-
wimy obok „bliskiego“. C. Gdy jednak obiekt „odległy“ jest równie duży jak „bliski“, wydaje się
większy. Jest to tzw. złudzenie Ponzo. D. Znika on, gdy usunie się linie ukośne sugerujące perspektywę.

Na rys. 5-7 pokazano jednak figurę Müller-
Lyera, której powstanie niełatwo wyjaśnić za po-

. W tym przypadku powstaje złudzenie podobne do
złudzenia Müller-Lyera, jednakże trudno znaleźć
dla niej jakiś „trójwymiarowe“ wyjaśnienie. Po-
nadto stwierdzono, że również zwierzęta, takie jak
gołębie (Mallot & Mallot, 1970) lub muchy
(Geigger & Poggio, 1975), co do których istnieją

poważne wątpliwości, czy potrafią interpretować
strzałki jako wskazówki perspektywiczne, dostrze-
gają tę iluzję!

Dla wyjaśnienia złudzenia Müller-

Lyera zaproponowano jeszcze inne wyjaśnienia,
które nie będą tu omawiane.
Rysunki 5.8 i kolejne obrazują kilka innych złu-
dzeń.

Rys. 5-7. Wariant figury Müller-Lyera, której nie
daje się wyjaśnić za pomocą zasady stałości wielko-
ści. Kropki w okręgach A i B są w takiej samej odle-
głości, jak kropki w okręgach B i C, choć nasz zmysł
wzroku temu przeczy.

Literatura:

Geigger, G., & Poggio, T. (1975). The Müller-Lyer

figure and the fly. Science, 190, 479-480.

Gregory, R. L. (1963). Distortion of visual space as

inappropriate constancy scaling. Nature, 199,
678-680.

Mallot, R. W., & Mallot, M. K. (1970). Perception

and stimulus generalization. In W. C. Steb bins
(Ed.), Animal psychophysics . New York: Apple-
ton-Century-Crofts.

Morgan, M. J., Hole, G. J., & Glennerster, A.

(1990). Biases and sensitivities in geometrical
illusions. Vision Research, 30(11), 1793-1810.

Rys. 5-6. Wyjaśnienie złudzenia Müller-
Lyera za pomocą zjawiska stałości
wielkości. Na dolnych rysunkach figury
Müller-Lyera z rysunku górnego zostały
„wmontowane” w rysunki perspekty-
wiczne wyobrażające na przykład kra-
wędzie trójwymiarowej konstrukcji sta-
lowej. Perspektywa powoduje pozorne
powiększenie długości krawędzi na ry-
sunku po prawej stronie, aby skom-
pensować jego pozornie większą odleg-
łość od obserwatora.

Piotr Jaśkowski — Wykłady z percepcji wzrokowej