В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Весь комплекс таких наук, как психология, лингвистика, нейрофизиология, философия, искусственный интеллект, нейроинформатика, антропология, экономика и др., предоставляющих свои методы и наработки для исследований познавательных возможностей человека принято сегодня называть когнитивной наукой. Можно предполагать, что ее достижения будут востребованы объемным телевидением в полной мере, оно же, в свою очередь, будет влиять на ее развитие.
При создании развитой системы объемного телевидения человечество вплотную подойдет к тайне сознания, важнейшим инструментом которого является воображение. Наше воображение воспроизводит объемные зрительные образы. В памяти человека их содержится неисчислимое количество. Слова нашего языка являются кодом доступа к этой памяти. В своем сознании мы можем масштабировать, вращать, перемещать объемные сцены, синтезировать их цепочки. Мы можем воображать жизнь лиц, присутствующих в наших мыслях, многократно проигрывая и изменяя историю их бытия. При этом мыслимые объекты обычно похожи на реальные, но могут иногда приобретать и совершенно необычные формы. По существу, реальный мир – это пища для нашей фантазии.
До изобретения фотографии и телевидения человек отправлялся в путешествие. Он ехал и смотрел по сторонам, потом возвращался домой и рисовал для соседей с помощью карандаша или словами картины о дальних странах, используя при этом воображение собеседника.
Фотоаппарат, а затем и киноаппарат сделали эти картины более достоверными. Телевидение ликвидировало задержку во времени. Большинство людей знакомы с фото-, кино- и телетехникой. Некоторым приходилось играть в компьютерные 3D-игры. Но далеко не каждый, по-видимому, задумывался над тем, как он осознает окружающий его мир.
Однако для того чтобы заглянуть в будущее и представить себе возможности объемного телевидения, необходимо приготовиться к погружению в синтез компьютерных, телевизионных и когнитивных технологий.
Говоря о сознании человека, мы должны представлять себе, что это просто весьма изощренный механизм отображения реальности. Инженеру, занимающемуся разработкой системы объемного телевидения, которая также представляет собой механизм отображения, следует освоить особую, нетехническую терминологию для использования в своем творчестве технических решений природы.
Поскольку сознание формируется в процессе познания, предельно упрощенная модель процесса познания будет полезна при обсуждении свойств объемного телевидения.
На рис. 1 в ВС № 4/2011 тело А познает (осязает) поверхность и форму тела В. Объект В знал (сохранял) свою поверхность и форму. Субъект А познал (скопировал при контакте) эти свойства В, и таким образом возникло со-знание А, то есть у А появилось совместное с В знание. Так наглядно мы определили две важнейшие функции сознания: познание как процесс и знание как результат этого процесса.
Субъект А (носитель сознания), кроме В, поочередно познает множество объектов (С, D…) окружающей его среды. Познав объекты по отдельности, субъект познает их как множество, выявляя соотношения между ними. Соотношения могут динамично изменяться.
Человек слепой и глухой познает предметы окружающего мира в основном через осязание или объятие. Кроме относительных координат элементов поверхности предмета, он может определить ее качественные характеристики: шершавость, твердость, теплоту, влажность и пр.
Зрячий и слышащий человек активно пользуется дистанционным методом познания окружающей среды. Именно так можно быстрее “объять необъятное”.
Субъект познает необъятный (превосходящий размер его объятий) мир, моделируя этот мир. Он создает модель окружающего мира в своем сознании из фрагментов своих ощущений. Информация зрения, слуха, осязания автоматически наносится на некую “карту”, которая постоянно при смене ракурса наблюдения сверяется с окружающим миром и уточняется. При постоянных движениях глаз и тела человека для привязки карты к местности важен учет этих движений. Так обеспечивается константность восприятия человеком пространства.
В рамках данной статьи нас не слишком интересует, какова физическая реализация этой карты (памяти), то есть представляет она собой нейронную или синоптическую сеть или биохимический комплекс. Так же как нас пока не интересует, будут ли реализованы схемы объемного телевидения с применением фотолитографии или нанотехнологий.
В математике существует понятие гомеоморфизма – взаимно однозначного соответствия между двумя математическими объектами. Если модель мира субъекта соответствует, как нам кажется, реальности, мы называем ее адекватной, но при этом мы должны понимать, что модель никогда не бывает гомеоморфной.
Доказательством последнего является наличие оптических иллюзий (обмана зрения). Например, на рис. 1 многие люди (хотя и не все), видят вращение колес, которое на самом деле отсутствует.
Восприятие мира может также сопровождаться иллюзиями, связанными с достройкой модели мира при отсутствии необходимых данных от органов чувств, то есть с фантазией человека, с его воображением. В языке это свойство сознания закреплено в выражении “мне показалось”. Правильная достройка возможна потому, что человек знает законы изменения формы мира при перемещении в нем. Эти законы он постигает еще в детстве во время игр. Учитывая эти законы, сознание субъекта может не только достраивать модель мира в процессе восприятия, но и создавать собственные воображаемые миры.
Телевизионная модель физического мира, создаваемая из фрагментов, получаемых с помощью объемных телекамер, также должна обладать целостностью и стабильностью воспроизведения (константностью). Во многих случаях мы можем не добиваться идентичности телевизионного мира миру физическому, ограничившись их похожестью.
Объемное телевидение в значительной мере будет копировать как окружающий мир, так и сознание человека. Творческий коллектив, участвующий в создании объемной телепередачи, создает компьютерную модель мира, в которой могут действовать персонажи реального мира, анимационные персонажи, а также телезрители. Такую модель можно назвать смешанной реальностью (англ. mixed reality). Другими словами, телевизионный мир в известном смысле сложнее физического, поскольку может представлять собой синтез моделей физического и воображаемых миров.
Так устроен человек и так идет развитие цивилизации, что в недалеком будущем мы сможем иметь доступ в три трехмерных мира: физический, телевизионный и мир воображения. Каждый из этих миров допускает трехмерную интерактивность.
На рис. 2 символически показаны эти три мира: физический (1), телевизионный (2), и воображаемый (3), воспринимаемые (сплошные стрелки) субъектом (4), в соответствии с переключением его внимания (пунктирные стрелки). Миры связаны между собой взаимодействием – интерактивностью (двунаправленные стрелки). Поскольку для субъекта важно не просто увидеть, а узнать объект наблюдения, его восприятие происходит одновременно с действием его воображения, то есть одновременно с синтезом умственной модели объекта путем трансформации содержимого памяти субъекта.
Если субъект наблюдает мир 1, то его внимание переключается с высокой скоростью от впечатления из мира 1 к впечатлению из мира 3. Субъект подобен скульптору, многократно переводящему взгляд с живой модели на мраморную копию, которую он должен сделать подобной оригиналу. Аналогично при наблюдении телевизионного мира внимание переключается между миром 2 и 3. Аналогия зрительной модели со скульптурой весьма условна, поскольку зрительная модель – это лишь некий код, извлекаемый из памяти субъекта, который создает у него иллюзию видимости знакомого объекта. Эта иллюзия-гипотеза позволяет ему направлять взор на информативные (характерные) участки модели и сличать их с участками видимого внешнего мира, реагируя на различия. Если гипотеза подтверждается, он решает, что узнал объект внешнего мира, если нет – выдвигает новую гипотезу. Если объект ни на что не похож, конструирует из знакомых элементов синтетический образ, называет его и запоминает для будущих узнаваний. Поскольку время пространственной фиксации взора ограничено периодом между непроизвольными скачками глаз – микросаккадами (около трехсот миллисекунд), то количество последовательных итераций модели к впечатлению от объекта наблюдения ограничено примерно десятью. Обычно человек быстро и хорошо узнает объекты внешнего мира, что говорит о весьма эффективном кодировании и обработке визуальной информации в его зрительной системе. Мы можем узнавать объекты по нескольким штрихам их рисунка, размытой черно-белой фотографии, единственному характерному цветному пятну или особенности движения. Это наводит на мысль о различных, взаимно дополняющих системах кодирования. Действительно, в коре головного мозга найдены (Д. Хью-бел. Глаз, мозг, зрение. 1990) специализированные нейроны, реагирующие на направления штрихов, углы, пространственные частоты, цвет и движение наблюдаемых объектов.
В развитой системе объемного телевидения при отображении мира 1 в мир 2 процесс отображения может происходить во многом аналогично. Распознанные объекты могут сличаться с их моделями, что выгодно с информационной точки зрения. При этом с каждым телевизионным кадром имеющаяся большая телевизионная трехмерная модель мира не должна обновляться целиком, а лишь корректироваться в той ее части, где за время кадра появились различия между моделью и отображением внешнего мира. Телевизионная система, состоящая из множества объемных телекамер, может следить за физическим миром и обращать свое внимание только на существенные его изменения. Реагирование на изменения – общий принцип живых организмов, выработанный долгой эволюцией развития.
При обучении синтезу умственной модели ребенок совершает ее аффинные (масштаб, поворот, смещение) преобразования, например при игре с кубиком, а также преобразования сжатия, растяжения и изгиба при игре с мягкой или резиновой игрушкой. Заметим, что ввиду особенностей зрения младенца поначалу все трансформации, доступные ему, происходят в области низких пространственных частот. И лишь с возрастом он осваивает высокие пространственные частоты, расширяя пространственную зону наблюдения, а к полугоду развивает бинокулярное (трехмерное) зрение.
В системе объемного телевидения могут осуществляться практически любые трансформации телевизионного мира как на передающей, так и на приемной стороне. Можно, например, осуществить инверсную стереографическую проекцию телевизионного мира в сферу по формуле ρ = R2/ρ', где ρ и ρ' – радиальные координаты точек внешнего и внутреннего пространства сферы с началом в ее центре, а R – радиус, равный, например, радиусу сферы объемного телевизора. В этом случае гигантский внешний мир “свернется” в объем сферы. Разумеется, при этом он претерпит громадные нелинейные искажения, но будет вполне точной объемной картой этого мира, а мы сможем в интерактивном режиме проникнуть внутрь этой карты.
При освоении пространства физического мира с первых дней жизни, кроме зрения, активно (при наличии хватательного и сосательного рефлексов) используется осязание. Ребенок осваивает мир, обнимая его в прямом и переносном смысле. Постепенно он формирует свое перцептивное (ощущаемое) пространство, которое и является его моделью наблюдаемого физического мира. Заметим, что геометрические свойства этого пространства отличаются от свойств евклидова пространства. Эти свойства изучаются как экспериментально, так и путем анализа геометрических свойств картин, нарисованных различными художниками, в которых явно присутствуют законы перцептивной проекции. Математическое описание геометрических свойств перцептивного пространства, формируемого из сетчаточного образа путем растяжений и сжатий его элементов под действием механизмов константности величины и формы, получено Б.В. Раушенбахом (1980).
Здесь уместно задать себе чисто телевизионные вопросы. Каково качество изображения субъективного мира при закрытых глазах, то есть при отсутствии синхронизирующих воображение внешних впечатлений? Насколько четко может воспроизводить мир наше воображение? Насколько насыщенными могут быть цвета воображаемых трехмерных объектов? Какова их динамика? И наконец, каковы возможности трехмерной интерактивности в воображаемом мире? Вопросы эти отнюдь не праздные, поскольку обсуждаемое здесь взаимодействие трех миров может приводить к самым неожиданным последствиям для человека.
Если мы закроем глаза и постараемся вообразить цветную трехмерную сцену, то вряд ли эта попытка нас удовлетворит. Скорее всего мы зафиксируем что-то вроде фрагмента из мира теней. Яркое, эйдетическое воображение, когда человек в течение нескольких минут способен удерживать перед закрытыми глазами образ увиденного предмета, в наше время, по наблюдениям психологов, является редкостью и чаще встречается у детей в возрасте до 5 лет.
Особым состоянием сознания является сон. Во сне мы сталкиваемся с действием нашего воображения при отсутствии внешних впечатлений. Все люди видят сны, но не все их помнят. Помнящие сновидцы иногда описывают очень яркие и четкие цветные сны.
Исключительный интерес представляет динамика сна. Сновидения, по наблюдениям ученых, возникают в фазе быстрых движений глаз. В этой фазе сна, появляющейся несколько раз за ночь, человек, видящий сон, переводит взор с одних объектов мира сна на другие, при этом его глаза физически совершают скачки (саккады) аналогично тому, как это происходит наяву. То есть глаза сохраняют подвижность, в то время как все остальные части тела спящего человека обездвижены. Это свойство глаз в принципе позволяет осуществлять объективный контроль визуальных впечатлений спящего человека, например методами, аналогичными методу А.Л. Ярбуса (рис. 3), когда след движения глаз позволяет угадать объект, разглядываемый во сне.
Как правило, внимание сновидца не принадлежит ему самому. Он видит сон как пассивный кинозритель по программе, не им созданной. Являясь персонажем сна, он следует за его сюжетом некритически, оправдывая для себя самые нелепые его повороты. Такие сны вспоминаются обычно (но необязательно) как почти черно-белые, не слишком четкие иллюстрации к различным эмоциональным состояниям. Это прекрасный пример захвата сознания.
Совершенно иная картина наблюдается в осознанном сновидении. Спонтанно осознанные сновидения возникают редко и, по-видимому, не у всех. Человек видит сон и знает, что спит. Во сне он обладает волей, способен формулировать и выполнять свои желания, ставить эксперименты и при этом помнить о решениях, принятых им наяву. Методики обучения осознанному сновидению, разработанные, например, в Центре изучения сна при Стэндфордском университете, позволяют обучить ему (осознанному сновидению) любого человека. Особенно важно то, что движения глаз онейронавта, фиксируемые с помощью полиграфа (“детектора лжи” в некоторых приложениях) позволяют ему установить одностороннюю связь с лабораторией. Начиная и заканчивая эксперимент во сне, он подает сигнал об этом заранее оговоренным движением глаз, например влево – вправо семь раз.
Осознанно сновидящий прекрасно помнит свой сон после пробуждения, его сон цветной, яркий, четкий, не уступающий при желании по качеству изображения наблюдению физического мира наяву. Он способен силой своего желания изменять динамику сновидения, то есть обладает практически любой трехмерной интерактивностью, включая полеты на заданной высоте и осуществление материализации предметов. Судя по многочисленной литературе оккультной направленности, в мир осознанного сновидения можно перейти после соответствующего обучения, минуя фазу засыпания, путем погружения в глубокую медитацию.
Продолжение следует
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #5, 2011
Посещений: 12462
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
