Общая схема глаза человека и схема формирования изображения в нем представлена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Схема горизонтального сечения глаза

Движения, изменяющие направление взгляда наблюдателя, устанавливают глаз в такое положение, при котором изображение интересующего объекта попадает как раз в то место сетчатки, где острота зрения максимальная. Если этот объект достаточно крупный, взгляд проходит по всем его участкам за счет небольших резких скачков глаз (саккад). Эти активные моторные компоненты зрения выражаются такими терминами, как «сканирование», «обзор», «осмотр» и т. д. Только когда мы погружаемся мыслями в себя и не обращаем внимания на окружающее, наш взгляд направлен в «пространство».

Когда оба глаза движутся одинаково в системе координат внешнего пространства — вверх, вниз, влево или вправо, при этом веки поднимаются, когда мы смотрим вверх, и опускаются, когда мы смотрим вниз, движения глаз называются содружественными.

Когда движение одного глаза примерно зеркально симметрично движению другого относительно системы координат головы, движения глаз называются вергентными.

Если же точка фиксации взгляда перемещается издали все ближе и ближе, оба глаза совершают так называемое конвергентноедвижение (глаза сходятся в сторону переносицы). Если же осуществляется перевод взгляда с ближнего предмета на дальний, то глаза совершают так называемое дивергентноедвижение. При рассматривании объектов на большом расстоянии зрительные оси глаз расходятся до такой степени, что становятся практически параллельными друг другу.

Электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 400 до примерно 750 нм воспринимается человеком как свет. Важнейшим его источником для нас служит солнце. В случае радуги мы видим, как его желтовато-белый свет разделяется на свои составляющие — спектр разных длин волн.

Длинноволновые компоненты воспринимаются нами как красный цвет, а коротковолновые — как сине-фиолетовый.

В пределах видимого спектра монохроматическим называют электромагнитное излучение с очень узким диапазоном волн. Большинство окружающих нас предметов поглощает или отражает разное количество света в зависимости от длины его волны. Если спектральная отражательная способность объекта распределена в видимом диапазоне волн неравномерно, мы воспринимаем его поверхность как разноцветную.

Зрение базируется, прежде всего, на восприятии контрастовсветлого и темного, а для поверхностей с неоднородной спектральной отражательной способностью — на восприятии цветовых контрастов. Именно за счет цветового контраста мы различаем объекты, между которыми нет физического контраста. Средняя яркость естественной окружающей среды варьирует в широких пределах: ночью при пасмурном небе она составляет примерно 10 – 6кд/м 2(кд — кандела), в ясную безлунную ночь — 10 – 3кд/м 2, в полнолуние при безоблачном небе — 10 – 1кд/м 2, а в солнечный день при наличии хорошо отражающих поверхностей (например, на снежном поле) — до 10 7кд/м 2. Зрительная система приспосабливается к этому огромному диапазону посредством различных адаптационных процессов, которые позволяют зрению функционировать в диапазоне воспринимаемой энергии, крайние значения которой соотносятся друг с другом примерно как 1:10 11. Однако реально при постоянном освещении оно должно адаптироваться в значительно более узком диапазоне — приблизительно 1:40, что соответствует различиям в средней отражательной способности большинства окружающих нас предметов, за исключением зеркальных поверхностей. Подстройку к сильно варьирующемуся уровню внешнего освещения облегчает наличие двух систем сетчаточных рецепторов с разными абсолютными порогами. При нормальном дневном свете работают колбочки ( фотопическоезрение), а в сумерках и ночью палочки ( скотопическоезрение).

В первом случае (при фотопическом зрении) у предметов различимы как их яркость, так и окраска. Во втором случае (при скотопическом зрении) цвета не различаются, хотя даже и при свете звезд предметы не одинаковы по яркости. Переход между скотопическим и фотопическим называют мезопическим зрением. При нем возможно ограниченное цветоразличение. Общий вид предмета, формируемый зрением, при различном его освещении представлен на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Предмет при: а— фотопическом зрении (дневное освещение) и б — скотопическом зрении (ночное освещение)

Как правило, мы воспринимаем окружающие предметы неизменными по форме и размеру, хотя на самом деле их угловые размеры и форма изображений на сетчатке непостоянны. Например, велосипедист в поле нашего зрения всегда кажется одинаковым по величине, независимо от расстояния до него. Колеса велосипеда воспринимаются как круглые, хотя на самом деле их изображения на сетчатке могут стать узкими эллипсами. Это явление постоянства формы и размерадемонстрирует роль опыта в видении окружающего. Он влияет и на восприятие глубины внешнего пространства. Область в пределах нашей непосредственной досягаемости и поблизости от нее, доступная для взаимодействия с окружающими предметами, является «евклидовой» гт. е. равные по длине отрезки в ней воспринимаются одинаковыми по всем направлениям. Однако для более дальнего окружения это не так. Можно убедиться в этом на собственном опыте. Если смотреть с высоты 100–150 м вниз, люди и машины там кажутся маленькими (игрушечными), однако если их же рассматривать на расстоянии 100–150 м по горизонтали, они сохранят свой «истинный» размер.

Различные фигуры можно видеть только тогда, когда они выступают из «фона». В определенных условиях разница между фигурой и фоном бывает неоднозначной. Это иллюстрирует рис. 2.7. На нем можно различить белый квадрат (а) на темном фоне, либо силуэт черного кубка (или подсвечника) на белом фоне, либо два белых улыбающихся друг другу лица в профиль на черном фоне (в), т. е. идет постоянное чередование фигуры и фона. Одновременно воспринимать обе эти формы невозможно.

Рис. 2.7. Примеры оптических иллюзий

Если долго смотреть на изображение, фигуры и фон неизбежно будут чередоваться. Серый круг кажется значительно темнее на белом фоне (б), длина двух вертикальных линий (г) кажется разной, хотя на самом деле их длина одинакова. Если смотреть на изображенный на рисунке (д) куб Неккера некоторое время (одним глазом или обоими), его ориентация покажется изменчивой — ребро «1» оказывается расположенным то спереди, то сзади. Можно произвольно заставить куб Неккера не «перепрыгивать» из одного положения в другое, однако «удержать его на месте» удается не более чем на несколько секунд.