7. Меняющийся рельеф и перспектива [1964 Артамонов И.Д.

Несколько интересных зрительных иллюзий имеют место при условиях изменяющегося видимого нами рельефа или глубины рисунка. Возникновение этих иллюзий связано, с одной стороны, с явлениями аккомодации и конвергенции глаз, т. е. с их способностью видеть предметы на разных расстояниях, со способностью воспринимать пространство по яркости предметов, по их теням и по числу промежуточных объектов. С другой стороны, эти иллюзии возникают и в процессе осмысливания видимого. Огромная роль в исправлении пространственного восприятия принадлежит мозгу. В этом случае работа мозга, ясно не сознаваемая нами, совершается так же, как и при переворачивании обратных и при выпрямлении криволинейных изображений, получающихся на сетчатках наших глаз.

Примеры иллюзий этого рода представлены на рис. 79-87. При рассматривании рис. 80-87 изменения видимых нами рельефных изображений могут наступать как по нашему желанию, так и непроизвольно и иногда даже наперекор нашему желанию.

Рис. 79. Отдельно вычерченные грани куба неспособны создать впечатления пространственной фигуры

Рис. 80. Что это? Раскрытая книга корешком к нам или корешком от нас?

Рис. 81. Это или пластинка с выемкой (задняя грань выемки АВ), или три стенки ящика, к которым прижата пластинка (передняя грань пластинки АВ)?

Рис. 82. Это или лестница, или ниша, или 'гармошка' из полоски бумаги? Нетрудно убедиться, что видимость разных предметов зависит здесь от того, как направлен наш взгляд. Если прежде всего направить взор на левую часть рисунка, будет видна лестница. Если взгляд скользит по рисунку справа налево, будет видна ниша. Если же взгляд следует по диагонали от нижнего правого края к верхнему левому, будет видна бумажка, сложенная 'гармошкой'

Рис. 83. Правый куб кажется больше левого, хотя все три куба одинаковы. Сходящиеся линии мы воспринимаем как намек на глубину пространства

Рис. 84. Присмотритесь! Выпуклые или вогнутые фигуры здесь изображены?

Рис. 85. Сколько здесь кубиков и как они расположены?

Рис. 86. Сколько здесь кубиков и как они расположены?

Рис. 87. Как расположена эта призма? Какое ребро, аб или вг, ближе к нам? Какие грани помечены буквами А и Б?

Например, на рис. 87 изображена стеклянная призма и от нас зависит увидеть ребро аб передним, а вг задним или, наоборот, увидеть А снаружи призмы, а Б внутри или тоже наоборот. Призма, наконец, может быть полой, и грань А или грань Б могут отсутствовать вовсе. Для решения этих вопросов требуется некоторое напряжение зрительного аппарата, после чего мы в состоянии увидеть на рис. 87 то, что нам заблагорассудится. Если бы на призме части ребер, скрытые гранями, не были вычерчены, мы видели бы только одно, совершенно определенное положение призмы в пространстве. Точно так же, если рассматривать только две проекции двух прозрачных стеклянных ваз (рис. 88), не видя третьей проекции, трудно себе представить, которая из ваз расположена ближе к нам и касаются ли друг друга эти вазы. После построения третьей проекции мы уверенно и строго определяем, что бочкообразная ваза стоит ближе к нам и что вазы не соприкасаются.

Рис. 88. Закрыв нижнюю часть рисунка (пунктирный план), попробуйте определить, как расположены вазы в пространстве. Касаются ли они друг друга?

У нас выработалась привычка считать, что предмет, изображенный на рисунке, освещался слева, а тени его на изображении располагаются справа и снизу. На этом основании мы изображение мальтийского креста (слева на рис. 89) принимаем за выпуклую фигуру. Но вот по ошибке клише этого рисунка перевернули, и каждый, пожалуй, скажет, что крест справа представляет собой углубленную фигуру.

Наши глаза аккомодируют в соответствии с тем, на чем мы фиксируем свое внимание, и в соответствии с этим мы видим одни части фигуры ближе, а другие дальше.

Предметы, находящиеся от нас на большом удалении, кажутся нам маленькими благодаря тому, что угол, образованный лучами, падающими от крайних точек предмета на зрачок глаза, уменьшается. Этот угол называется углом зрения.

Какая из вертикальных линий, изображенных на рис. 90, самая длинная? Кажется, что крайняя слева. Однако все вертикальные линии одинаковой длины. Эта фигура поясняет образование угла зрения, а иллюзия объясняется тем, что левая линия стягивает наибольший угол зрения, а другие углы являются лишь его частями.

Явление видимой сходимости параллельных линий вдали (полотно железной дороги, шоссе и т. п.) называется перспективой. Чтобы изобразить на рисунке некоторую часть пространства, заполненную предметами, и чтобы этот рисунок производил впечатление действительности, необходимо уметь пользоваться законами перспективы. Все линии на этом рисунке, идущие в действительности параллельно земной поверхности, должны быть изображены сходящимися в некоторой точке горизонта, называемой "точкой схода". Выбор уровня земной поверхности и горизонта, а также "точки схода" может быть произвольным. Линии же, идущие под разными углами, должны сходиться по ту или другую сторону "точки схода" тем дальше от нее, чем под большим углом к линии прямого зрения они проходят. Из этих точек особенно замечательной является точка, где сходятся линии, идущие под углом в 45° к линии прямого зрения; эта точка называется "точкой отдаления". Она замечательна тем, что удалена от "точки схода" на то расстояние, на которое был удален глаз художника от картины, когда он ее писал. Для рассматривания картины выгоднее всего помещать глаз в "точку отдаления". В том, какое это имеет значение, легко убедиться, рассматривая рис. 91. Если смотреть на этот рисунок издали, то он производит впечатление плоского. Если же поместить глаз против "точки схода" на расстоянии 3,5 см от рисунка (равном расстоянию от "точки схода" до "точки отдаления"), то рисунок производит впечатление объемности^*. Изображенный на нем коридор уходит вглубь, пол его состоит из правильных квадратов, а потолок кажется сводчатым. От выбора высоты горизонта и точки отдаления в сильной степени зависит вид изображаемых предметов на рисунке и реалистичность всей картины. Известна, например, "лягушачья перспектива", когда точка схода очень низка, и известна перспектива "птичьего полета".

^* (Если пользоваться увеличительным стеклом, то его следует прижимать плотно к глазу.)

Кроме линейной перспективы, в живописи считаются еще с воздушной перспективой, т. е. с различной яркостью предметов, находящихся на переднем, среднем и заднем планах картины из-за поглощения и рассеяния света в воздухе.

Перспективное восприятие пространства, выработанное многовековой эволюцией зрения, человек переносит и на рассматриваемые им картины и фотографии, на которых изображены разно удаленные предметы (рис. 92-94). Наряду с нормальной перспективой современной живописи существует так называемая обратная перспектива. В том, что такая перспектива существует, легко убедиться, проделав следующий опыт. Спичечную коробку поместим перёд Глазами на уровне кончика носа и на расстоянии 10 см от него так, чтобы сторона с рисунком была обращена вверх. Рассматривая коробку в этом положении двумя глазами, заметим, что более удаленный ее конец кажется шире ближайшего. Это можно объяснить тем, что ширина предмета в этом случае меньше расстояния между глазами, и мы имеем дело с иллюзией зрения.

Рис. 92. Вследствие несоблюдения правил перспективы фигура старика, идущего впереди, кажется много выше фигуры мальчика, идущего сзади, хотя фигуры одинаковы

Рис. 93. Из всех фигур самая высокая фигура девочки, идущей сзади. Несоблюдение правил перспективы во всех деталях рисунка искажает видимые размеры

Рис. 94. Какое расстояние больше: АВ или АС? Неправда ли, АС больше? А теперь измерьте

Однако почему же на рисунках и иконах живописцев Древней Руси все предметы независимо от их размеров изображены именно в обратной перспективе? В этом можно убедиться, рассматривая, например, изображение "Троицы" из иконостаса Троицкого собора в г. Загорске, хранящееся теперь в Третьяковской галерее; Эта картина (рис. 95) написана великим художником Древней Руси Андреем Рублевым. Здесь доски под ногами ангелов справа и слева узкие на переднем плане и широкие на заднем, стол почти параллелен плоскости картины и на заднем плане шире, чем на переднем. Больше того, на иконе "Омовение ног", написанной также А. Рублевым, даже архитектурные сооружения изображены в обратной перспективе. Русский художник второй половины XV и начала XVI века Дионисий на своих фресках многие предметы пишет также в обратной перспективе. Некоторые историки живописи указывают, что художники древности вообще не уделяли внимания перспективе, и новая фаза в этом отношении наступила якобы с XV века. Известно, что воздушная перспектива начала применяться наряду с линейной только в XVII веке.

Рис. 95. Изображение 'Троицы' А. Рублева, исполненное в обратной перспективе

"Пренебрежение" перспективой наблюдалось и у западноевропейских живописцев древности. Так, например, некий германский живописец в 1420 г. изобразил в картине "Райский сад" все предметы в обратной перспективе. Однако, убедившись в существовании обратной перспективы, мы все же не можем сделать вывод, что расстояние между глазами у древних живописцев было больше размеров тех сооружений, которые они изображали. Почему же они все-таки применяли обратную перспективу? На этот вопрос еще никто не дал удовлетворительного ответа.

Использование правил перспективы в живописи позволяет получить достаточно полное сходство живописного рельефа на плоской поверхности картины с видимыми размерами предметов и светотенями в действительности. Знание правил перспективы и следование им неизбежно предполагает проницательное наблюдение природы.

"Смотри в оба", говорят человеку, поручая ему ответственное дело. Однако человек в определении больших расстояний способен ошибаться. Например, житель равнин ошибочно определяет расстояние в гористых местах, где, по причине высокой прозрачности воздуха и непривычных для глаза размеров гор, все предметы кажутся гораздо ближе.

Решающее значение в восприятии рельефа и перспективы имеет зрение двумя глазами, в чем легко убедиться, пользуясь рис. 96-99.

Рис. 96. Линии аb и cd кажутся ли вам вертикальными для обоих глаз?

Так, на рис. 96 прямая аb кажется не вертикальной для правого глаза, а прямая cd для левого. Вертикальными и перпендикулярными к АВ кажутся линии, намеченные короткими отрезками αβ и γδ.

Эта иллюзия происходит оттого, что когда мы хотим опустить взор, то совершенно непроизвольно глаз поворачивается несколько внутрь, когда мы следим взглядом снизу вверх, то глаз невольно поворачивается наружу. Поэтому движение глаза, совершаемое таким образом, кажется нам вертикальным, а если нам дается действительно вертикальная прямая, то она должна казаться нам несколько наклоненной.

Действие каждого глаза поясняет еще и такой опыт, который тоже приводит к зрительной иллюзии. Соединим перед собой на расстоянии 35-50 см концы указательных пальцев так, чтобы они составляли продолжение

один другого, и посмотрим "сквозь пальцы" на удаленную стенку. Нам будет казаться, что между пальцами зажата маленькая "сарделька", которая, если немного раздвинуть пальцы, повисает в воздухе (как схематически показано на рис. 97). Длина "сардельки" будет тем больше, чем дальше будет находиться рассматриваемый "сквозь пальцы" предмет. Объясняется эта иллюзия тем, что правым глазом мы не видим часть стены, ограниченную линиями АВС и KLM, а левым - часть стены, ограниченную линиями АВ′С и KL′M. В итоге совсем невидимая часть стены и имеет вид "сардельки". Наконец, еще одно интересное наблюдение. Если смотреть правым глазом через трубку на какой-нибудь предмет, а ладонью левой руки, касающейся трубки, заслонить предмет от левого глаза, то у нас создается впечатление, что предмет виден и левым глазом, но сквозь "дырку в ладони" (рис. 98).

Если на плоском рисунке мы и различаем в какой-то степени объем и удаленность предметов, то это достигается благодаря побочным признакам, связанным с опытом: видимой величиной предметов, тем, что одни предметы загораживают другие предметы, и т. д. Рассматривая какой-либо чертеж, мы, вполне сознательно пользуясь условным изображением объекта, определяем форму деталей.

Если есть два изображения предмета, полученные раздельно "с точки зрения" правого и левого глаза, то нетрудно получить объемное изображение предмета. Для этого нужно рассматривать эти изображения, установив перегородку (например, лист бумаги) между глазами (от плоскости рисунка до самого носа). После некоторой тренировки кубик, изображенный на рис. 99, можно увидеть объемным. Известно, что наиболее отчетливое наблюдение перспективных изображений на специальных рисунках производится с помощью стереоскопа - оптического прибора, совмещающего два отдельных изображения предмета, полученных так, как их видит отдельно правый и левый глаз человека.

Рис. 99. Так этот стеклянный кубик представляется отдельно левому и правому глазу. После определенной' тренировки можно научиться видеть объемное изображение этого кубика. Нужно только обязательно поставить перегородку, начиная от плоскости страницы (между изображениями) и до носа

Впервые зеркальный стереоскоп был построен в 1838 г. английским физиком-экспериментатором Уитстоном.

Обратим внимание на следующее интересное явление. Что если в стереоскоп поместить рис. 60? Казалось бы, правая и левая половина рисунка сольются, и мы будем видеть сетку из горизонтальных и вертикальных линий. Однако этого не произойдет. Если же мы повернем левую половину рис. 60 так, чтобы на обеих его половинах были только горизонтальные линии, то рисунки сольются, и мы будем видеть одни линии дальше, а другие ближе, за счет неточности вычерчивания. Наблюдаемое таким способом явление несовпадения рисунков называют "спором полей зрения".

На принципе использования глубинного стереоскопического зрения построены специальные приборы, при помощи которых теперь измеряют расстояния с высокой точностью. В настоящее время при помощи специальных (растровых) линзовых экранов стереопары кинокадров демонстрируются в стереоскопических кинотеатрах, где для всех зрителей создается впечатление рельефности и перспективности изображений.

Значительно раньше, чем появился стереоскоп, строились так называемые панорамы. Это - картины, представляющие для зрителя ландшафты или сцены так, как если бы зритель сам находился среди них. Для этого полотно, на которое они наносятся, натягивается в круглом здании и окружает таким образом зрителя со всех сторон. Перспектива изображения в этом случае рассчитана на то, чтобы зритель рассматривал ее, находясь в определенном положении (точка отдаления). Если же рассматривать картину с другого положения, то изображения многих предметов могут казаться сильно искаженными. Степень искажения плоскостного рисунка может быть настолько велика, что мы считаем этот рисунок загадочным или не отображающим реальные предметы. Например, посмотрим на рис. 100. Здесь дом изображен в таком виде, каким в обычных условиях его никогда не приходится видеть: он имеет необычно длинные трубы, он узкий у фундамента и необычайно широкий у крыши. Беседка на рисунке падает, деревья растут наклонно и в разные стороны, женщина слева падает вперед, а пара, идущая справа, - назад. Однако этот загадочный вид получился потому, что этот плоскостной рисунок не передает нам впечатление перспективы "птичьего полета".

На этом рисунке, пользуясь карандашом и линейкой, можно найти точку схода. Для этого надо продолжить до пересечения, например, две линии, изображающие ребра углов фасада, - точка схода окажется внизу. Вместо того чтобы искать построением точку отдаления, можно воспользоваться фигурой, изображенной справа на рис. 100. Если такую фигуру вырезать из плотной бумаги (расстояния от центра отверстия D до линии АВ - 53 мм, до точки С - 58 мм, диаметр отверстия D - 6 мм), перегнуть ее по линии АВ, а затем поставить на рис. 100 так, чтобы точка схода находилась в вершине выемки С, и смотреть одним глазом в отверстие D, то... вся видимая картина изменится. Загадочность постройки исчезнет, деревья и беседка будут казаться стоящими вертикально по отношению к земле, идущие люди примут нормальное положение. Больше того, рисунок станет рельефным, и мы скажем, что это не просто изображение, а панорама. Рассматривая рисунок, мы убедимся, что художник изобразил вид, представившийся ему с воздушного шара - "точка отдаления" была выше дома. Положение фигур, тени и отдельные линии этого рисунка могут быть восприняты нами как реальные только при наблюдении из того положения, в каком находился художник.

Американский писатель Эдгар По в своем рассказе "Сфинкс" описывает, как герой этого рассказа увидел в окно чудовище, спускающееся с холма в лес. На самом деле это была бабочка, спускающаяся вблизи оконного стекла по паутине на фоне безлесного холма.

Главным источником ошибок при многих исследованиях является склонность человека придавать недостаточное или чрезмерное значение исследуемому предмету в зависимости от расстояния до этого предмета, причем это расстояние очень часто определяется неверно.

Человек видит достаточно отчетливо только те предметы, которые находятся в центральной части его поля зрения. Таким образом, поле ясного видения стягивается для желтого пятна углом всего лишь в 6-8°, а для центральной части сетчатки - углом не более 40°. Другие предметы, находящиеся вне пределов этого угла, глаз воспринимает нечетко - периферическим зрением. Но именно периферическое зрение дает нам возможность "чувствовать" окружающее пространство.

С недавнего времени в наших городах появилось так называемое "панорамное" кино, в котором на цилиндрический экран проектируются пленки, снятые несколькими аппаратами, расположенными так, что их углы зрения являются секторами одного круга. Эти картины заполняют не только центральную, но и периферическую часть поля зрения, благодаря чему создается так называемый "эффект присутствия", т. е. у зрителя создается впечатление, будто бы он сам присутствует при тех событиях, которые разыгрываются на экране.