Термин фи-феномен используется в узком смысле для обозначения кажущегося движения , которое наблюдается, если два близлежащих оптических стимула представлены попеременно с относительно высокой частотой. В отличие от бета-движения , наблюдаемого на более низких частотах, сами стимулы не кажутся движущимися. Вместо этого кажется, что нечто рассеянное, аморфное, похожее на тень, выскакивает перед стимулами и временно их закрывает. Эта тень кажется почти такого же цвета, как фон. [1] Макс Вертхаймер впервые описал эту форму кажущегося движения в своей докторской диссертации , опубликованной в 1912 году, [2] ознаменовав рождение гештальт-психологии . [3]
В более широком смысле, особенно если используется явление «фи» во множественном числе , оно применимо также ко всем видимым движениям, которые можно увидеть, если два соседних оптических стимула представлены попеременно. Сюда особенно относится бета-движение , которое в кино и анимации рассматривалось как иллюзия движения , [4] [5] , хотя можно утверждать, что бета-движение указывает на видимое движение на большом расстоянии, а не на видимое движение на коротком расстоянии, наблюдаемое в фильм. [6] На самом деле, Вертхаймер применил термин «φ-феномен» ко всем очевидным движениям, описанным в его диссертации, когда ввел этот термин в 1912 году, беспредметное движение, которое он назвал «чистым φ». [2] Тем не менее, некоторые комментаторы утверждают, что он зарезервировал греческую букву φ для обозначения чистого, беспредметного движения. [7] [8]
В классических экспериментах Вертхаймера использовались две световые линии или кривые, неоднократно представленные одна за другой с помощью тахистоскопа . [9] Если использовались определенные, относительно короткие интервалы между стимулами и расстояние между стимулами было подходящим, то его испытуемые (которыми оказались его коллеги Вольфганг Кёлер и Курт Коффка [10] ) сообщали, что видели чистое «беспредметное» движение. . [9]
Однако стабильно и убедительно продемонстрировать фи оказывается сложно. Чтобы облегчить демонстрацию этого явления, психологи XXI века разработали более яркую экспериментальную схему, в которой использовалось более двух стимулов. В этой демонстрации, получившей название «Магни-фи», одинаковые диски располагаются по кругу, и в быстрой последовательности один из дисков скрывается по часовой стрелке или против часовой стрелки. Это облегчает наблюдение за движением, похожим на тень, которое обнаружил Вертхаймер. Демонстрация Магни-фи устойчива к изменениям таких параметров, как время, размер, интенсивность, количество дисков и расстояние просмотра. [9]
Более того, это явление можно наблюдать с большей надежностью даже при наличии только двух элементов, если использовать отрицательный межстимульный интервал (ISI) (то есть, если периоды, в течение которых видны два элемента, слегка перекрываются). В этом случае зритель может видеть два объекта неподвижными и бессознательно предположить, что повторное появление стимула с одной стороны означает, что объект, ранее отображавшийся в этом положении, появился снова, а не, как это наблюдается при бета-движении, что объект с другой стороны противоположная сторона только что переместилась на новую позицию. Решающим фактором такого восприятия является кратковременность прерывания стимула с каждой стороны. Это подтверждается тем наблюдением, что для создания чистого фи-феномена необходимо правильно выбрать два параметра: во-первых, абсолютная продолжительность зазора с каждой стороны не должна превышать примерно 150 мс, а во-вторых, продолжительность зазора не должна превышать 40% периода стимулирования. [1]
В своей диссертации 1912 года Вертхаймер ввел символ φ ( фи ) следующим образом: [2]
Помимо «оптимального движения» (позже названного бета-движением) и частичных движений обоих объектов, Вертхаймер описал феномен, который он назвал «чистым движением». По этому поводу он резюмировал описания своих испытуемых следующим образом:
Вертгеймер придавал большое значение этим наблюдениям, поскольку, по его мнению, они доказывали, что движение можно воспринимать непосредственно и не обязательно выводить из отдельного ощущения двух оптических раздражителей в несколько разных местах и в несколько разное время. [2] Этот аспект его диссертации стал важным толчком для запуска гештальт-психологии. [9]
Начиная с середины 20 века в научной литературе возникла путаница относительно того, что именно представляет собой феномен фи. Одной из причин могло быть то, что англоязычным ученым было трудно понять диссертацию Вертхаймера, которая была опубликована на немецком языке. Стиль письма Вертхаймера также своеобразен. [11] Более того, в диссертации Вертхаймера не уточняется, при каких именно параметрах наблюдалось «чистое движение». Более того, это явление трудно воспроизвести. Этой путанице способствовала влиятельная история психологии ощущений и восприятия Эдвина Боринга , впервые опубликованная в 1942 году. [12] Боринг перечислил явления, которые наблюдал Вертхаймер, и отсортировал их по длине межстимульного интервала. Однако Боринг поместил феномен фи в неправильное положение, а именно как имеющий относительно длинный интервал между стимулами. Фактически при таких длительных интервалах испытуемые вообще не воспринимают движения; они наблюдают только два объекта, появляющихся последовательно. [9]
Эта путаница, вероятно, способствовала «повторному открытию» феномена фи под другими названиями, например, как «движение омеги», «движение остаточного изображения» и «движение тени». [1]
Поскольку видимое движение Фи воспринимается зрительной системой человека с двумя неподвижными и одинаковыми оптическими стимулами, представленными рядом друг с другом и экспонирующими последовательно с высокой частотой, существует также обратная версия этого движения, которая представляет собой перевернутую иллюзию Фи. [13] Обратная иллюзия фи — это разновидность явления фи, которое исчезает или растворяется из своего положительного направления в смещенное отрицательное, так что кажущееся движение, воспринимаемое человеком, противоположно фактическому физическому смещению. Обратная иллюзия фи часто сопровождается черно-белыми узорами.
Считается, что обратная фи-иллюзия на самом деле представляет собой эффект яркости, который возникает, когда изображение, меняющее яркость, движется по нашей сетчатке. [13] [14] Это можно объяснить механизмами модели зрительного рецептивного поля, в которой зрительные стимулы суммируются в пространстве (процесс, обратный пространственной дифференциации). Это пространственное суммирование в небольшой степени размывает контур и, таким образом, изменяет воспринимаемую яркость. Четыре предсказания этой модели рецептивного поля подтверждаются. Во-первых, фовеальное обратное фи должно быть разрушено, когда смещение превышает ширину фовеальных рецептивных полей. Во-вторых, иллюзия обратной фи существует на периферии сетчатки при больших смещениях, чем в ямке, поскольку на периферии сетчатки рецептивные поля больше. В-третьих, пространственное суммирование рецептивных полей можно усилить за счет визуального размытия перевернутой фи-иллюзии, проецируемой на экран с дефокусированной линзой. В-четвертых, количество перевернутых фи-иллюзий должно увеличиваться по мере уменьшения смещения между позитивными и негативными картинками.
Действительно, наша зрительная система одинаково обрабатывает прямое и обратное явление Фи. Наша зрительная система воспринимает явление фи между отдельными точками соответствующей яркости в последовательных кадрах, и движение фи определяется на локальной, поточечной основе, опосредованной яркостью, а не на глобальной основе. [14]
Феномен Фи долгое время путали с бета-движением ; однако основатель гештальт-школы психологии Макс Вертхаймер выделил разницу между ними в 1912 году. Хотя феномен Фи и бета-движение можно рассматривать в одной и той же категории в более широком смысле, на самом деле они совершенно разные.
Во-первых, разница на нейроанатомическом уровне. Визуальная информация обрабатывается двумя путями: один обрабатывает положение и движение, а другой обрабатывает форму и цвет. Если объект движется или меняет положение, это, скорее всего, будет стимулировать оба пути и привести к восприятию бета-движения. Принимая во внимание, что если объект меняет положение слишком быстро, это может привести к восприятию чистого движения, такого как феномен фи.
Во-вторых, феномен фи и бета-движение также различны с точки зрения восприятия. В случае фи-феномена два стимула A и B предъявляются последовательно, и вы воспринимаете некоторое движение, проходящее над A и B; в то время как для бета-движения, по-прежнему с двумя последовательно представленными стимулами A и B, вы воспринимаете объект, фактически переходящий из положения A в положение B.
Разница также заключается на когнитивном уровне, в том, как наша зрительная система интерпретирует движение, что основано на предположении, что зрительная система решает обратную задачу перцептивной интерпретации. По соседним стимулам, создаваемым объектом, зрительная система должна делать выводы об объекте, поскольку соседние стимулы не дают полной картины реальности. Наша зрительная система может интерпретировать несколько способов. Следовательно, наша зрительная система должна накладывать ограничения на множество интерпретаций, чтобы получить уникальную и аутентичную. Принципы, используемые нашей визуальной системой для установления ограничений, часто имеют отношение к простоте и правдоподобию. [16]
Модель детектора Хассенштейна – Райхардта считается первой математической моделью, которая предполагает, что наша зрительная система оценивает движение путем обнаружения временной взаимной корреляции интенсивности света из двух соседних точек, короче говоря, это теоретическая нейронная схема того, как наша зрительная система отслеживает движение. . Эта модель может объяснить и предсказать феномен Фи и его обратную версию. [15] [17] Эта модель состоит из двух мест и двух визуальных входов, поэтому, если один вход в одном месте обнаружен, сигнал будет отправлен в другое место. Два визуальных входных сигнала будут асимметрично фильтроваться во времени, затем визуальный контраст в одном месте умножается на контраст с задержкой по времени из другого места. Наконец, результат умножения будет вычтен, чтобы получить результат.
Следовательно, два положительных или два отрицательных сигнала будут генерировать положительный выходной сигнал; но если входные данные являются одним положительным и одним отрицательным, выход будет отрицательным. Математически это соответствует правилу умножения.
Что касается фи-феномена, то детектор движения будет разрабатываться для обнаружения изменения интенсивности света в одной точке сетчатки, затем наша зрительная система будет вычислять корреляцию этого изменения с изменением интенсивности света в соседней точке сетчатки с помощью короткого задерживать. [18]
Модель Райхардта [17] представляет собой более сложную форму простейшей модели детектора Хасенштейна–Райхардта, которая считается парной моделью с общей квадратичной нелинейностью. Поскольку метод Фурье считается линейным методом, модель Райхардта вводит мультипликативную нелинейность, когда наши визуальные реакции на изменения яркости в разных местах расположения элементов объединяются. [19] В этой модели входной сигнал одного фоторецептора будет задерживаться фильтром для сравнения путем умножения с другим входным сигналом из соседнего местоположения. Входные данные будут фильтроваться зеркально-симметрично два раза: один перед умножением и один после умножения, что дает оценку движения второго порядка. [17] [20] Эта обобщенная модель Райхардта допускает произвольные фильтры до мультипликативной нелинейности, а также фильтры после нелинейности. [17] Феномен Фи часто рассматривается как движение первого порядка, но согласно этой модели перевернутое фи может быть как первого, так и второго порядка. [21]
