Николай Федотов
Анотация
В статье оисан подход к композиции как к системе зависимостей между формальными параметрами изображения, условиями наблюдения и результатами восприятия. Различаются свойства стимула, вычисляемые отношения и перцептивные ответы. Общая модель раскрывается через описание переменных, взаимодействие параметров, парные сравнения и проверку прогноза. На примере визуальной массы показан переход от художественного наблюдения к экспериментальной гипотезе. Статья формулирует методологическую программу; приведенные модели служат схемами исследования и не сопровождаются утверждением об уже установленных численных закономерностях.
Ключевые слова: композиция, формальные параметры, визуальное восприятие, психофизика, визуальная масса, парные сравнения, моделирование, Form Test.
Предмет и определение метода
Под параметрическим формализмом я понимаю метод исследования композиции, при котором устройство изображения описывается через явно заданные параметры и отношения, а их связь с восприятием проверяется в определенных условиях наблюдения. Основной предмет такого исследования — зависимость между изменением изображения и изменением возникающего состояния. Теория развивается по мере того, как эти зависимости получают измеримое выражение и выдерживают проверку на новых примерах.
Слово «формализм» обозначает здесь внимание к организации изображения и к точности описания. Слово «параметрический» указывает на возможность задавать и изменять характеристики формы. Это определение не требует, чтобы все используемые статистические методы принадлежали к классу параметрических моделей. Выбор метода определяется данными и вопросом исследования.
Теоретическим контекстом служат исследования зрительной организации Рудольфа Арнхейма и систематизация средств формообразования Вуциусом Вонгом [1, 2]. Параметрический подход продолжает работу с формой, пространством, повторением, контрастом и равновесием, переводя отдельные положения в проверяемые гипотезы. Учебное наблюдение становится исследовательским утверждением тогда, когда указано, что изменяется, какой ответ ожидается и при каких условиях этот ответ должен воспроизводиться.
Исходная область приложения — статическое изображение и прежде всего абстрактные композиции, в которых легче контролировать отдельные признаки. Переход к живописи, фотографии, типографике или анимации требует дополнительных переменных. Смысл изображенного, узнаваемость предметов и культурные ассоциации входят в расширенную модель по мере постановки соответствующих задач.
Общая модель композиционного восприятия
Основное положение выражается общей записью:
X — формальные параметры изображения; C — условия восприятия и учитываемые характеристики наблюдателя; R — результат восприятия; ε, эпсилон, — остаток, не объясненный принятой моделью. F обозначает исследуемую зависимость. На этом уровне формула задает структуру вопроса: для расчета конкретного результата необходимо выбрать показатели, определить вид модели и оценить ее параметры по данным.
Результат R рассматривается как вектор. Его компонентами могут быть визуальная масса, направленность, устойчивость, напряжение, динамика, возбуждение и доминирование. Состав вектора определяется задачей. Художнику может быть нужно усилить направленность, сохранив устойчивость, либо увеличить напряжение без заметного изменения визуальной массы. Поэтому сведение всех ответов к одному показателю «качества» скрывает существенные различия.
Компоненты R могут быть связаны, но их тождество не предполагается. Динамичность и возбуждение, например, следует определять и измерять отдельно. Для каждого ответа устанавливается смысл вопроса и способ регистрации: выбор в паре, оценка на шкале, категория или иной наблюдаемый показатель. Общая запись с добавочным остатком удобна для изложения; конкретная статистическая модель должна соответствовать типу ответа.
В C входят задача, размер предъявления, время рассматривания, окружение за пределами изображения, условия воспроизведения и характеристики наблюдателя, значимые для исследования. Когда опыт зрителя меняет эффект контраста, опыт выступает модератором этого эффекта. Устойчивые индивидуальные различия целесообразно моделировать отдельно, если для этого достаточно повторных наблюдений. Их не следует целиком растворять в случайной ошибке.
Параметры изображения и отношения между ними
Для рабочего описания статической композиции предлагается следующая система блоков:
| Обозначение | Содержание блока |
|---|
| Ω | Поле изображения: размеры, отношение сторон, форма и граница кадра. |
| N | Количество элементов, выделенных по установленному правилу. |
| G | Геометрия форм: контуры, кривизна, связность и отверстия. |
| S | Размеры и площади элементов. |
| P | Положения элементов в системе координат поля. |
| Θ | Ориентации элементов и их осей, когда такие оси определены. |
| L | Светлотная организация элементов и фона. |
| K | Хроматические характеристики цвета в выбранном цветовом пространстве. |
| T | Текстура, зернистость и характер перехода на границах. |
| D | Слои, перекрытия, прозрачность и заданные признаки глубины. |
Это десять смысловых блоков, а не десять независимых чисел. Положение нескольких элементов представляет собой набор координат; текстура может описываться несколькими признаками или полем значений. Буква K используется для хроматических характеристик, чтобы сохранить за C исходное обозначение условий восприятия. Перечень является рабочей схемой и уточняется под класс изображений.
В анализе готового произведения сначала необходимо определить единицу рассмотрения. Один фрагмент картины можно выделить как целое пятно, а можно разложить на несколько участков. Поэтому число элементов и их площади зависят от принятого правила сегментации. Измерение становится воспроизводимым, когда это правило описано и применяется последовательно.
Пропорции, интервалы, контраст, симметрия, повторность и плотность представляют собой отношения, вычисляемые или описываемые на основе исходных параметров. Например, относительная площадь пятна равна отношению его площади к площади поля; интервал может измеряться между центрами либо между ближайшими точками контуров. Это разные определения, отвечающие на разные вопросы.
Здесь Ψ — совокупность выбранных признаков организации, а φ — правило их получения из X. В модель могут входить исходные параметры, производные признаки или обоснованная комбинация тех и других. Дублирующие величины не становятся независимыми причинами: при фиксированной маске заполненность и доля пустоты определяют друг друга.
Динамика, иерархия баланс, и целостность сохраняют значение самостоятельных тем учебника, однако их положение в модели различается. Последовательность интервалов задается в изображении, а переживание ритма регистрируется у наблюдателя. Геометрическая симметрия вычисляется по принятому преобразованию, а ощущение равновесия измеряется отдельно. Такое различение позволяет связывать художественный язык с экспериментом без подмены одного другим.
Измерение воспринимаемого состояния
Субъективный характер восприятия не препятствует исследованию его закономерностей. Измерению подлежит ответ человека в определенной процедуре. Если зритель указывает, какое из двух пятен кажется тяжелее, фиксируется сравнительное суждение о визуальной массе. Из этого ответа нельзя непосредственно получить физическую массу или абсолютную единицу зрительной тяжести. Можно оценивать порядок стимулов, вероятность выбора и устойчивость различий.
Для каждого качества требуется операциональное определение — описание того, каким действием участника оно измеряется. Визуальная масса может исследоваться вопросом о кажущейся тяжести, динамика — вопросом об ощущении движения в неподвижном изображении. Согласованность понимания вопроса проверяется на предварительных сериях. Шкала от 0 до 100 сама по себе не гарантирует равенства психологических интервалов и не позволяет утверждать, что значение 80 означает вдвое более сильное ощущение, чем 40.
Нужно различать повторяемость ответов одного человека, согласие разных наблюдателей и перенос зависимости на новые изображения. Высокий групповой показатель может сосуществовать с устойчивыми индивидуальными различиями. Расхождение ответов становится основанием исследовать неоднозначность стимула, различие стратегий или влияние контекста; оно не всегда означает небрежность участника.
Особенно осторожно следует обращаться с физическими аналогиями. Центр площади или центр распределения тональных значений — вычисляемые характеристики изображения. Чтобы назвать их показателями воспринимаемого баланса, необходимо проверить связь с ответами зрителей. В экспериментальной работе McManus, Stöver и Kim проверялась физическая интерпретация композиционного равновесия через центр массы изображения. Ряд контролируемых сравнений не подтвердил ее предсказаний [3]. Этот результат ограничивает конкретную модель и показывает необходимость проверки вычисляемого признака; он не отменяет возможность исследования равновесия.
Визуальная масса как пример исследования
Рассмотрим серию ахроматических пятен на одинаковом фоне. Исследователь изменяет площадь пятна и различие светлот между пятном и фоном. Форма, положение, ориентация, формат и условия показа удерживаются постоянными. На первом этапе можно ограничиться пятнами темнее фона; перенос на светлые пятна станет отдельной проверкой.
s — относительная площадь; A — площадь пятна; AΩ — площадь поля; d — абсолютная разность координат L* пятна и фона. В этой записи d является выбранной мерой светлотного различия, а не универсальной мерой контраста. Цифровой код не равен измеренной яркости экрана: способ получения L* и условия воспроизведения должны быть зафиксированы.
Исходная гипотеза состоит в том, что сравнительная визуальная масса связана с площадью и светлотным различием, причем влияние площади может зависеть от светлотного различия. Для ограниченного диапазона стимулов можно проверить простую модель:
μ — латентная оценка визуальной массы в модели парных сравнений; коэффициенты βs и βd описывают отдельные вклады признаков; βsd — их взаимодействие. Численные значения коэффициентов здесь не назначаются. Они оцениваются по ответам участников. Наличие произведения sd позволяет проверить, меняется ли эффект одного параметра при изменении другого; знак и величина этого изменения заранее неизвестны.
Участник сравнивает два варианта A и B по одному признаку. Для двоичного выбора вероятность ответа «A кажется тяжелее B» можно описать логистической моделью Брэдли — Терри [4, 5]:
Различие латентных оценок связано здесь с вероятностью сравнительного ответа. Общий сдвиг всех оценок не меняет предсказания, поэтому начало шкалы фиксируется соглашением. Набор сравнений должен связывать оцениваемые стимулы между собой. Варианты «одинаково» и «затрудняюсь ответить», если они предусмотрены, регистрируются отдельно и требуют соответствующего способа анализа; их нельзя молча превращать в выбор одного изображения.
Предложенная модель намеренно проста и может оказаться недостаточной. Проверка способна выявить насыщение эффекта, нелинейность или различия между наблюдателями. Тогда изменяется модель или сужается область ее применения. Практический результат исследования — оцененная зависимость с указанной неопределенностью и условиями применимости.
Проверка и границы обобщения
Чтобы разделить влияние площади и светлотного различия, их значения варьируются по плану эксперимента. Порядок предъявления и положение вариантов слева и справа рандомизируются или уравновешиваются. Часть сравнений повторяется для оценки устойчивости ответа. Повторы одного участника учитываются как связанные наблюдения. Число участников и сравнений выбирается по требуемой точности и ожидаемой вариативности, а не по универсальному нормативу.
Проверять следует заранее сформулированное ожидание. Для простого сравнения это направление эффекта; для модели — точность прогнозирования новых ответов, неопределенность коэффициентов и качество предсказанных вероятностей. Помимо статистической различимости важна величина изменения: эффект может быть обнаружим в большой выборке и при этом почти незаметен в практической работе художника.
Проверка на новых данных должна соответствовать заявленному обобщению. Для переноса на другие изображения откладываются целые стимулы или серии, а для переноса на других зрителей — участники. Почти одинаковые варианты одной генерации, распределенные между обучением и проверкой, могут создавать завышенное впечатление точности. Отдельной проверки требуют переход от простых пятен к живописи и воспроизведение на другом носителе.
Обнаруженная корреляция между признаком произведения и ответом зрителя сама по себе не устанавливает причинного влияния. Контролируемое изменение параметра дает более сильное основание для такого вывода в пределах проведенного опыта. Если предполагается промежуточный механизм, например распределение внимания, его выделяют как медиатор M. Причинное объяснение через медиатор требует дополнительных измерений и допущений; одного включения M в уравнение недостаточно [6].
В исследовательском массиве необходимо сохранять различие между гипотезой, рассчитанным признаком, наблюдаемым эффектом и проверенным прогнозом. Для каждого вывода указываются использованные стимулы, состав выборки, процедура, модель и границы проверки. Отрицательный результат также имеет значение: он показывает, где предполагаемая закономерность не получила подтверждения.
Прогноз и обратная задача
После проверки модели возникает возможность оценивать предполагаемое изменение конкретного качества при изменении изображения:
Индекс q обозначает выбранный компонент восприятия, ΔX — изменение параметров, а знак над F указывает на оцененную по данным модель. Такой прогноз имеет смысл в области, для которой получены свидетельства его надежности. Модель, проверенная на темных круглых пятнах, не получает автоматически права прогнозировать восприятие любой многофигурной композиции.
Для художника особенно существенна обратная задача. Он задает желаемое сочетание состояний: например, большую устойчивость при сохранении выраженного направления. Система ищет допустимые комбинации параметров, для которых предсказанный профиль восприятия приближается к заданному:
R* — целевой профиль; 𝒜 — множество допустимых решений; ℓ — выбранная мера расхождения с целью. Разные перцептивные показатели требуют согласования шкал и весов. Ограничения и приоритеты задаются художественной задачей. Решений может быть несколько, а достижение всех требований одновременно может оказаться невозможным. Предложенные варианты проходят новую проверку.
В этой постановке математическая оптимизация относится к соответствию выбранным критериям. Художественный смысл цели, ее уместность и выразительная ценность определяются автором. Предпочтение или эстетическая оценка могут исследоваться как отдельные ответы, но они не выводятся автоматически из устойчивости, симметрии или точности расчетного баланса.
Роль Form Test и построение учебника
В предлагаемой организации Form Test четыре направления обеспечивают разные этапы исследования. «Восприятие» собирает ответы наблюдателей. «Форма» описывает устройство изображения. «Цвет» исследует его цветовые отношения. «Композиция» создает управляемые варианты. Параметрический формализм задает общий язык связи между этими действиями.
Аналитический модуль вычисляет признаки по определенному алгоритму; утверждение о восприятии требует данных зрителей или проверенной модели. Генератор предоставляет возможность менять параметры; сам факт генерации не подтверждает психологическую закономерность. Поэтому описание каждого модуля должно ясно показывать, выполняет ли он измерение изображения, регистрацию ответа, проверенный прогноз или экспериментальное моделирование.
Учебник, построенный на этой методологии, организуется вокруг воспроизводимых вопросов. В главе о визуальной массе исследуется совместное действие площади, светлоты и положения. В главе о ритме — организация повторов, интервалы и изменения ряда. В главе о балансе — соотношение измеряемого распределения элементов и воспринимаемого равновесия. Для каждой темы последовательно определяются изменяемые параметры, наблюдаемый результат, способ проверки и условия переноса вывода.
Интуиция художника участвует в выборе значимых различий, формулировании гипотез и оценке найденных решений. Эксперимент позволяет установить, какие из этих наблюдений воспроизводятся, насколько они зависят от контекста и в каких случаях требуют пересмотра. Аналитическое знание возвращается в практику как возможность осознанно варьировать изображение.
Предлагаемая теория должна развиваться как совокупность проверяемых моделей с известными областями действия. Ее содержательный результат — возможность связать конкретное изменение формы с вероятным изменением восприятия и показать, на каких данных основано это ожидание. Так композиция получает исследовательское описание, пригодное для обучения, анализа произведений и создания новых изображений.
Цветовые энциклопедии и справочные инструменты
Для изучения числовых обозначений цвета, цветовых схем и примеров палитр можно использовать следующие ресурсы:
Эти ресурсы служат справочными и практическими ориентирами. Цветовые схемы и готовые палитры сами по себе не подтверждают закономерности восприятия: такие зависимости требуют экспериментальной проверки.
Литература
1. Arnheim R. Art and Visual Perception. A Psychology of the Creative Eye. Revised and expanded edition. University of California Press, 1974. Переиздание 2004.
Источник
2. Wong W. Principles of Form and Design. Wiley, 1993.
Источник
3. McManus I. C., Stöver K., Kim D. Arnheim’s Gestalt Theory of Visual Balance: Examining the Compositional Structure of Art Photographs and Abstract Images. i-Perception. 2011; 2(6): 615–647. DOI: 10.1068/i0445aap.
Источник
4. Bradley R. A., Terry M. E. Rank Analysis of Incomplete Block Designs. I. The Method of Paired Comparisons. Biometrika. 1952; 39(3–4): 324–345. DOI: 10.1093/biomet/39.3-4.324.
Источник
5. Turner H., Firth D. Bradley–Terry Models in R: The BradleyTerry2 Package. Journal of Statistical Software. 2012; 48(9): 1–21. DOI: 10.18637/jss.v048.i09.
Источник
6. Imai K., Keele L., Tingley D. A General Approach to Causal Mediation Analysis. Psychological Methods. 2010; 15(4): 309–334. DOI: 10.1037/a0020761.
Источник
