Частично статистическое согласование изображений и каналов, передающих информацию в высшие отделы зрительного анализатора, по-видимому, выполняется движениями глаз, всегда сопутствующими зрительному восприятию. Имеются в виду не те, уже рассматривавшиеся нами мелкие движения, которые остаются при фиксации глаз на неподвижном предмете, а те движения, которые происходят при рассматривании крупных объектов (Woodworth, 1938; Westheimer, 1954а, 1954b; Ярбус, 1954; Загорулько, 1958). В процессе рассматривания крупных объектов глаз совершает саккадические (скачкообразные) движения от одной точки фиксации к другой. Эти саккадические движения представляют собой координированные, синхронизированные с большой точностью движения обоих глаз. Угловая скорость движений глаз во время этих скачков очень велика и достигает 400° в секунду. Благодаря этому на перемещение затрачивается в среднем лишь около 3% всего времени рассматривания, а остальные 97% взор фиксирован (если пренебречь мелкими движениями глаз). Длительность фиксационных пауз в основном лежит в диапазоне 0.2—0.5сек. Но отдельные фиксационные паузы могут достигать 0.05 сек., с одной стороны, и порядка 2 сек. — с другой (Barlow, 1952; Ярбус, 1954). Интересно отметить, что нижний предел длительности фиксационных пауз имеет тот же порядок, что и критическая длительность, при рассматривании как неподвижных изображений (Ярбус, 1956), так и подвижных кинематографических изображений (Глезер и Цуккерман, 1957).
Во время скачка глаз ничего не видит. Это было показано в прямом опыте Дитчборнa (Ditchburn, 1956). В этом опыте при быстром движении глаза генерировался электрический сигнал, который подавался на осциллограф. Этот сигнал видели на экране осциллографа все, кроме испытуемого, чьи глазные движения регистрировались. Отсутствие зрительного восприятия во время скачков полезно, так как исключает эффект смазывания изображений.
Рис. 45. Смена точек фиксации при чтении текста (по Ярбусу).
Рис. 46. Смена точек фиксации при рассматривании картины (по Ярбусу).
Распределение точек фиксации при рассматривании неподвижных изображений было изучено на нескольких характерных примерах. На рис. 45 показана смена точек фиксации при чтении текста, а на рис. 46 — при длительном рассматривании картины.
Обратим теперь внимание на характерную особенность распределения точек фиксации. Оно относительно равномерно на рис. 45. Зато на рис. 46 плотность распределения резко неоднородна. Она велика на участках, где находится больше переходов и мелких деталей. Зато на участках, бедных деталями, точки фиксации встречаются редко.
Складывается впечатление, что здесь мы имеем дело со статистическим согласованием. В первом случае информация распределена относительно равномерно вдоль строк текста и соответственно равномерно распределены точки фиксации. Во втором случае поток информации существенно неравномерен. Основная часть информации заключена в контурах, переходах, а ровные участки между ними несут мало информации.
Разумеется, этот процесс нельзя полностью свести к фиксации взора только на контурах и мелких деталях. Это видно хотя бы из рис. 46, где оказалась выделенной при движении глаз сравнительно слабо различимая линия горизонта. Это связано, по-видимому, с тем, что на выработку сигналов, управляющих движениями глаз, влияет не только положение контуров и мелких деталей, но и положение групп таких элементов, составляющих зрительные образы. Эти процессы определяются не только наследственно закрепленными механизмами выделения контуров, но и приобретенным опытом.
Благодаря соответствующему неравномерному распределению точек фиксации поток информации, поступающий в зрительную систему, становится более равномерным, чем если бы точки фиксации были однородно распределены по всему рассматриваемому изображению. Такое выравнивание потока информации как раз и составляет задачу статистического согласования.
При изучении движений глаз становится понятной целесообразность того существенно неравномерного распределения рецептивных полей сетчатки, о котором говорилось во второй главе. Основной поток информации поступает через небольшой центральный участок сетчатки, а периферия сетчатки служит в первую очередь для обнаружения объектов и наведения. Таким образом, само строение зрительной системы в сочетании с работой глазодвигательной системы способствует статистическому согласованию источника сообщений со зрительным анализатором, обладающим ограниченной пропускной способностью.
Процесс смены точек фиксации при рассматривании изображений напоминает способ экономной передачи телевизионных изображений путем развертки с переменной скоростью. Этот способ, предложенный в свое время Константиновым (1933) и развитый Черри и Гурье (Cherry a. Gouriet, 1953), может найти некоторое практическое применение для передачи малодетальных изображений. Развертка с большой скоростью проходит участки с однородной яркостью и останавливается на фиксированное время на участках переходов.
Цели выделения информации служит и другой тип движений глаз, проявляющийся при слежении за движущимся объектом. Это так называемые движения прослеживания (Westheimer, 1954а). Если объект движется с постоянной скоростью, не превышающей 30° в секунду, то сперва возникает саккадическое движение, направляющее глаз на объект, а затем глаз начинает двигаться с угловой скоростью, соответствующей угловой скорости перемещения изображения. Во время прослеживания могут возникать саккадические движения, корректирующие ошибки слежения.
Если объект движется быстрее, чем 30° в секунду, то хотя глаз отстает от объекта, возникающие при этом саккадические движения все время препятствуют накоплению ошибки. Система слежения работает как система с предсказанием. Если движение объекта представляет собой случайный процесс с малой корреляцией, то изменения скорости следящих движений дискретны. Эти изменения происходят не чаще чем через 0.1 сек., что, по-видимому, связано с критической длительностью.