Перцептивная организация и иерархическая вложенность движения. 
Принципы векторного анализа Г. Йоханссона

Начиная еще с работ гештальтпеихологов в начале XX в., исследователи отмечают, что движение объектов в среде является сложным феноменом, имеющим свою особую структуру. В 1923 г. Макс Вертхаймер для объяснения феномена восприятия группы двигающихся объектов описал один из факторов перцептивной организации, который в литературе известен как фактор общей судьбы^[1]. Согласно этому закону, элементы, имеющие общую динамику, воспринимаются как принадлежащие одной группе (иными словами, объединяются в один гештальт). Под общей динамикой подразумеваются согласованное изменение яркости, цвета, размера, а также движение этих элементов. Из области восприятия движения примером может служить движение косяка птиц, группы велосипедистов и т. п. (рис. 5.3).

Рис. 53. Фактор общей судьбы:

птицы, совершающие перемещение в одном направлении, воспринимаются как единое целое При этом стоит отметить, что мы живем в мире, где все взаимосвязано друг с другом, и восприятие отдельно двигающегося объекта в среде — явление очень редкое и возможно либо в чрезвычайно обедненной обстановке, либо же в лабораторных условиях. Обычно мы воспринимаем движение объекта или группы объектов относительно различных элементов среды, которые, в свою очередь, также могут двигаться. Примером могут служить перемещение пассажиров в двигающемся вагоне поезда, движение самолетов, демонстрирующих фигуры высшего пилотажа, где каждый самолет в отдельности выполняет свое особое движение, но все вместе они перемещаются согласованно и организованно. Все эти примеры иллюстрируют иерархическую вложенность движения. Существенным моментом в определении иерархии движения объектов является выбор точки отсчета.

Первыми на сложную иерархическую структуру движения обратили внимание и экспериментально изучили также гештальтпеихологи, в част;

ности Карл Дункер в своей знаменитой работе, посвященной вопросам индуцированного движения (сам феномен индуцированного движения подробнее мы рассмотрим далее). Для иллюстрации иерархической вложенности разных видов движения Дункер приводит такой пример: когда мы смотрим на вращающееся колесо, мы видим не вращательное движение обода вокруг ступицы колеса, а направленное вперед движение самого колеса. В этом примере наличествуют две вложенные друг в друга системы. Первая система представляет собой вращательное движение и включает в себя периферию колеса (т.е. обод) с точкой отсчета, находящейся в центре (ступица колеса). Вторая система представляет собой поступательное движение всего колеса в целом, а точкой отсчета этого движения являются окружающая среда и сам наблюдатель^[2][3].

Об иерархической вложенности движения говорят, когда двигаются несколько объектов сразу, поэтому, во-первых, в современной (в основном зарубежной) литературе группу объектов или элементов, совершающих движение, называют паттерном^[2], а во-вторых, в движении паттерна выделяют три компонента^[5]:

• • абсолютное движение каждого элемента паттерна;
• • относительное движение каждого элемента паттерна друг относительно друга;
• • общее движение всей конфигурации относительно наблюдателя.

Все три компонента движения связаны друг с другом следующим уравнением:

Общее движениеIОтносительное движение = Абсолютное движение.

Следует отметить, что это уравнение справедливо только для физического (объективного) мира. По сути, абсолютное движение есть физическая траектория каждого элемента паттерна в отдельности без привязки к другим элементам того же паттерна. Абсолютное движение элементов паттерна редко воспринимается наблюдателем. Чаще всего зрительная система извлекает общие и относительные компоненты движения элементов паттерна, и то движение паттерна, которое наблюдатель видит (т.е. феноменальное движение), согласно гештальт-законам перцептивной группировки не является суммой отдельных движений элементов паттерна. Иллюстрацией могут служить эксперименты Карла Дункера из упоминавшейся уже выше работы, а также серия экспериментов современного шведского ученого Гуннара Йоханссона.

В одном из своих опытов Дункер в полной темноте предъявлял группе испытуемых невидимое колесо 10 см в диаметре, на котором были вмонтированы две лампочки: одна в центре, другая — на периферии (на ободе).

Объективная (физическая) траектория движения обеих лампочек при движении колеса вперед показана на рис. 5.4, а. Точкой фиксации служила периферическая лампочка. Если предъявлялась только одна лампочка, расположенная на ободе колеса, то траектория ее движения виделась испытуемым в виде циклоиды, т. е. соответствующей реальной (рис. 5.4, а). Однако картина менялась принципиально, если добавлялась вторая лампочка, находящаяся в центре. В зависимости от скорости вращения колеса испытуемые видели разные варианты траекторий движения периферической лампочки. В одной из серий эксперимента колесо двигалось вперед со скоростью 20 см/с. В этом случае встречались три вида феноменальной траектории периферической лампочки: 1 — периферическая лампочка описывала окружность вокруг центральной лампочки; 2 — периферическая лампочка двигалась по траектории, представляющей собой петлю (как показано на рис. 5.4, б); 3 — обе лампочки — и центральная, и периферическая — описывали окружность вокруг некой воображаемой точки, находящейся посередине между ними^[6].

В эксперименте Дуикера общим движением обеих лампочек является поступательное движение вперед по ходу вращения колеса. Относительным движением периферической лампочки является ее вращательное движение вокруг центральной точки; абсолютным движением периферической лампочки является движение, но циклоиде. В итоге, исходя из формулы, получается, что абсолютное движение складывается из суммы общего поступательного и относительного вращательного движения. При этом в опыте Дункера в каждом из трех вариантов, о которых сообщали испытуемые, ни один из них не видел реальной траектории периферической лампочки, которая представляет собой циклоиду (см. рис. 5.4, а).

Рис. 5.4. Эксперимент К. Дункера:

а — объективная (физическая) траектория движения двух светящихся лампочек (сплошная кривая — циклоида в математике — траектория лампочки на периферии, пунктирная прямая — центральной лампочки); 6 — один из видов феноменальной траектории движения периферической лампочки В настоящее время в науке остается открытым вопрос о механизмах и законах восприятия движения сложных паттернов объектов. Наиболее разработанной современной теорией является теория Г. Йоханссоиа, в которой он предлагает принципы векторного анализа движения, позволяющие объяснить, почему при восприятии двигающегося паттерна наблюдатель видит путь, отличный от реальной траектории элементов, составляющих этот паттерн^[7].

Векторный анализ движения Иоханссона базируется на трех основных принципах.

• 1. Все элементы, осуществляющие движение в плоскости изображения глаза, воспринимаются связанными друг с другом.
• 2. Равное и одновременное движение набора проксимальных элементов автоматически связывает эти элементы в единую жесткую конструкцию.
• 3. Когда в движении набора проксимальных элементов можно выделить вектор равного движения, тогда эти элементы воспринимаются изолированно и совершающими единое движение.

Под термином «равный» Иоханссон понимает компоненты движения, общие (по направлению и скорости) для всех элементов паттерна. Суммируя описанные выше принципы, можно сказать следующее: все элементы, совершающие равное движение, воспринимаются как связанные друг с другом в жесткую систему и принадлежащие одной, общей для всех элементов, конструкции, которая совершает определенное движение.

Согласно Йоханссону, наша зрительная система способна извлекать общие вектора из движения каждого из элементов паттерна и объединять эти элементы в единую конструкцию (или, как сказали бы гештальтпсихологи, в один Гештальт). Общее движение этих элементов выступает как точка отсчета для восприятия движения остаточных векторов. Поэтому в опыте Дункера мы видим именно поступательное движение вперед двух лампочек — центральной и периферической, а не прямолинейное и циклоидное каждой лампочки соответственно, так как оно является общим для всех видимых элементов.

Для иллюстрации своих принципов Йоханссон провел серию экспериментов. В одном из экспериментов испытуемому предъявлялись три движущиеся точки, как показано на рис. 5.5, а: точки а и с двигались горизонтально, точка b двигалась по диагонали. Наблюдатель воспринимает движение этих трех точек следующим образом: три точки формируют вертикальную линию, которая двигается горизонтально вперед и назад, а точка b движется вертикально вверх и вниз вдоль этой линии (рис. 5.5, б). Объясняется такое восприятие согласно принципам векторного анализа следующим образом: вектор движения точки b разделяется на два компонента (на рис. 5.5, в эти компоненты показаны пунктирными линиями). Из этих двух компонентов один является общим для всех трех точек — а, b и с* — это вектор поступательного движения вправо. Согласно принципам векторного анализа, элементы, совершающие равное движение, воспринимаются, во-первых, как связанные в жесткую структуру (это видно на рис. 5.5, б — элементы а_уЬ и с воспринимаются как единая жесткая конструкция, что символично показано в виде овала), а во-вторых, совершающие единое движение. Движение элемента h вверх и вниз является остаточным, и оно воспринимается относительно общего движения всех трех элементов, которое, в свою очередь, является для него точкой отсчета.

Рис. 5.5. Опыт Йоханссона¹:

а — набор проксимальных стимулов; 6 — воспринимаемая конфигурация; в — векторный анализ движения средней точки /;, соответствующий воспринимаемой конфигурации Все рассмотренные выше примеры являются иллюстрацией двух иерархически вложенных систем. Однако в реальной жизни встречаются явления, иерархическая организация которых гораздо сложнее. Примером такого явления движения может служить биологическое движение, которые мы рассмотрим позже.

• [1] 2 Wertheimer М. Laws of Organization in Perceptual Forms // Ellis W. D. (Ed.) A Source Bookof Gestalt Psychology. P. 71 —88.
• [2] Duncker К. Induced motion //Ellis W. D. (Eel.) A Source Book of Gestalt Psychology.P. 161−173.
• [3] От англ, pattern — система, структура, модель.
• [4] Duncker К. Induced motion //Ellis W. D. (Eel.) A Source Book of Gestalt Psychology.P. 161−173.
• [5] CuttingJ. Е., Proffitt D. R. The minimum principle and the perception of absolute, common, and relative motions // Cognitive Psychology. Vol. 14.1982. P. 211—246. См. также: Bertamini M., Proffitt D. R. Hierarchical motion organization in random dot configurations // Journal ofExperimental Psychology, Human Perception and Performance. 2000. Vol. 26 (4). P. 1371—1386.
• [6] Duncker К. Induced motion // Ellis W. D. (Ed.) A Source Book of Gestalt Psychology.P. 161−173.
• [7] Johansson G. Configurations in event perception //Jansson G., Bergstrom S. S., Epstein W.(Eds.) Perceiving events and objects. Hillsdale: Laurence Erlbaum Assoc., 1994. P. 29—122.