Рис. 104. Внутренняя поверхность гипсовой маски лица. Но видно ли, что это - вогнутая маска? Вероятность того, что лицо 'вдавлено', так мала, что восприятие начисто отвергает истину
(Читатель может сам получить опыт псевдоскопического восприятия, рассматривая стереокартины в этой книге через очки, повернутые так, чтобы правый глаз смотрел через красный фильтр).
Этот пример показывает, что стереоскопическая информация отвергается, когда она дает в высшей степени маловероятный ответ на вечный вопрос восприятия: если это объект, то что он такое и как он расположен? Это поразительный пример разумности Разумного Глаза.
Вдавленный в глубину нос не такой уж невероятный предмет. Рассматривая настоящую гипсовую маску лица на близком расстоянии и при хорошем освещении, мы видим ее изнутри как лицо, все выпуклые черты которого вдавлены, а все вдавленные выпуклы. В этом случае информация о глубине настолько полна, что малая вероятность соответствующей гипотезы не мешает правильному восприятию реальности. Но рассматривая ту же маску при слабом свете или при ровном освещении, которое не дает теней или не обнаруживает фактуры, мы воспринимаем лицо с обычными глубинными конфигурациями. Чтобы мозг отверг привычную перцептивную гипотезу, нужна сильнейшая, абсолютно недвусмысленная сигнализация, поступающая из аппарата пространственного зрения, а для того, чтобы сработала привычная гипотеза, нужно - как все мы знаем по карикатурам - очень немного информации.
В тех случаях, когда внутренняя поверхность маски воспринимается как выпуклое лицо, оно "поворачивается" в соответствии с движениями головы наблюдателя точно тем же странным манером, как это происходит со стереоизображением, проецируемым на экран; только размах движения в последнем случае меньше, чем при наблюдении реальной маски или перцептивно "перевернутого" проволочного куба. Дело в том, что маска и куб дают подлинный параллакс движения, поскольку детали этих предметов действительно находятся на разных расстояниях от наблюдателя, но параллакс воспринимается мозгом как сигнал вращения объекта, поскольку положение ближних и дальних его частей в это время перцептивно инвертировано-предмет "вывернут наизнанку". Исследовать этот эффект в самостоятельных опытах с маской и кубом, безусловно, стоит. Не исключено, что именно он лежал в основе старинных храмовых "чудес" - статуи двигались, словно живые, провожая каждого верующего поворотом вдавленных лиц, пока он в священном полумраке пробирался к излюбленному месту.
Первыми стереограммами Уитстона были простые штриховые рисунки - кубы, цилиндры и тому подобное. Рисунки выполнялись в соответствии с правилами проективной геометрии так, чтобы дать отдельно ракурсы наблюдения с позиций правого и левого глаза. Эта техника выполнения стереограмм применяется иногда и сейчас.
Несколько лет назад автору этой книги подумалось, что было бы интересно и небесполезно иметь простое устройство для автоматического рисования стереокартин. Первый аппарат, построенный нами для рисования в трехмерном пространстве, был основан на оптическом принципе: рисунки выполняются световой точкой, движущейся в пространстве трех измерений.
Рис. 105. Эскиз машины, рисующей в трех измерениях: стереофотокамера и подвижный источник света. На пленке получится стереослед движений луча в трех измерениях. Если сделать так, чтобы стереослед наблюдался в процессе движения, получится машина для рисования в трехмерном пространстве
Рисовать в трех измерениях, располагая стереофотоаппаратом и маленьким источником света, просто: для этого достаточно в темной комнате открыть полностью оба затвора фотоаппарата и перемещать перед ним (в стороны и в глубину) источник света. Контуры движений источника (безразлично, соответствующие очертаниям какого-либо предмета или произвольные) будут запечатлены на пленке в виде стереопары изображений, поскольку два объектива фотокамеры "увидят" свет с разных позиций. Однако на практике такой способ вряд ли удобен, поскольку полученную стереокартину можно рассмотреть только после ее завершения, после того, как фотопленка будет проявлена и снимки отпечатаны. Похоже на рисование с закрытыми глазами, только еще труднее, так как здесь "рука", выполняющая рисунок, движется в трех измерениях.
Чтобы, сохранив идею, развить и реализовать ее, надо найти способ сделать оптический след рисунка непосредственно и постоянно видимым в процессе рисования. Этого можно достичь, если вместо пленки использовать покрытую светящимся составом пластинку. Поместим пару таких пластинок в подходящий стереоскоп и с помощью двух объективов спроецируем на них наш рисующий свет - получим парный след, который мы будем видеть стереоскопически, воспринимая непосредственно движение светового пятна в трехмерном пространстве (светящиеся линии на темном фоне).
Возможности использованйя такого устройства ограничены, поскольку фосфоресцирующие составы обладают очень малым временем послесвечения. Нам нужно средство, гораздо дольше сохраняющее светящийся след. Такое средство появилось не так давно, это инертная электролюминесцентная панель; она долго сохраняет собственное свечение после предварительного воздействия света. Стирание картинки с такой панели производится простым выключением напряжения (100 вольт, постоянный ток).
На рис. 106 показана схема устройства аппарата для рисования в трехмерном пространстве с помощью электролюминесцентных панелей, сохраняющих изображение. Работать с таким аппаратом чрезвычайно увлекательно.
Рис. 106. Эскиз действующего устройства для рисования в трех измерениях; разработано автором. Вместо фотопленки применяются 'запоминающие' (инерционные) электролюминесцентные панели. Они продолжают хранить светящийся след после того, как свет перестал действовать на поверхность непосредственно. Движущаяся пара световых точек - парное изображение точечного источника света - представляет собой непосредственно видимое стереоизображение траектории перемещения источника в трехмерном пространстве. Большие зеркала и оборачивающие телескопические окуляры дают правильное соотношение всех глубинных перемещений рисующего светового луча
Немало, конечно, и других возможностей для реализации процесса рисования в трехмерном пространстве. Мы уже знакомы со стереопроекцией теневых изображений реальных трехмерных объектов; если каждое теневое изображение - "правое" и "левое" раздельно - обвести прямо на экране цветным мелком или тушью (правое - красным, левое - зеленым цветом), то полученную стереопару можно рассматривать через цветные очки. Этот способ удобен для получения стереоизображений реальных трехмерных предметов (конечно, при условии, что с*ни дают хорошие теневые изображения). Способ подходит главным образом для "скелетных" предметов, сделанных из проволоки; объекты могут быть как угодно сложны, лишь бы при проекции одни части предмета, важные для характера изображения, не закрывали других частей, не менее важных в том же отношении.
Очень интересное приложение теневых проекций стереокартин - демонстрация анатомических моделей и кристаллических структур. Их легко показать большой аудитории на экране любой стандартной величины, причем модель можно вращать, демонстрируя разные ее положения; возникающий при вращении параллакс движения добавляет пространственную информацию. Сочетание информации стереозрения с параллаксом движения позволяет однозначно воспринять даже пространство незнакомых форм, в отношении которых это наиболее трудно и наиболее важно. Если использовать двухцветную (а не поляроидную) стереоскопию, то можно показать в стереопроекции даже полупрозрачные анатомические макеты из пластмассы. Эффективность такого способа наглядного обучения очень велика: видны все внутренние структуры муляжа в точных пространственных позициях сквозь те наружные структуры, которые создают внешнюю поверхность "тела".