Динамика распознавания микроэкспрессий лица в условиях кажущегося движения и зрительной маскировки

Анализ показывает, что все три экспериментальных условия и их сочетания значимо влияют на оценку экспрессий лица. Организация стимульной информации, модальность экспрессии и продолжительность ее экспозиции действительно определяют распознавание мимических выражений; влияние каждой из детерминант носит сложный, взаимоопосредованный характер.

Базовый уровень эффективности распознавания экспрессий в микроинтервалах времени зафиксирован при экспозиции изолированного лица и зависит от модальности эмоции. Точнее всего распознается экспрессия радости (0,97), а также спокойное (0,92) и удивленное (0,91) лицо, менее точно – печаль (0,88), сравнительно плохо – экспрессии отвращения (0,75), страха (0,65) и гнева (0,61). Разная степень аттрактивности базовых экспрессий согласуется с ранее полученными данными в условиях затрудненного восприятия эмоциональных выражений: при их зашумлении, повороте относительно наблюдателя или ограничении времени экспозиции (Барабанщиков, 2012). С введением содержательного контекста перцептогенез растягивается во времени, требуя более продолжительных экспозиций в 100 мс («радость», «удивление», «отвращение») и 200 мс («печаль», «страх», «гнев»); экспозиции в 50 мс соответствуют лишь начальные стадии перцептогенеза. Влияние стробоскопической экспозиции на точность распознавания эмоций носит избирательный характер, охватывая преимущественно экспрессии, имеющие низкую аттрактивность («гнев», «страх», «печаль»).

В отсутствие содержательного контекста длительность экспозиции (50, 100 или 200 мс) лица на эффективность распознавания не влияет (0,81). Наиболее точно оцениваются «радость» (0,97), «удивление» (0,91) и спокойное состояние (0,87), наименее точно – «страх» (0,65) и «гнев» (0,61). При маскировке и кажущемся движении лица с уменьшением времени экспозиции общий уровень распознавания снижается до 0,74. Влияние контекста зависит от «броскости» (аттрактивности) экспрессий: точность оценок «страха» падает до 0,49, «гнева» – до 0,48. Уровни оценок «удивления», «радости» и спокойного состояния в этих условиях совпадают с уровнем оценок изолированного лица.

Сказанное означает, что для завершения перцептогенеза базовых экспрессий в контрольной серии экспозиция в 50 мс вполне достаточна. Ранее сходный результат получен на экспрессиях большого числа натурщиков из базы KDEF (Calvo, Lundqvist, 2008). Ограничение времени экспозиции в данном исследовании также вело к снижению точности распознавания базовых эмоций, однако при экспозиции выражений радости и спокойного состояния эти различия были незначительны (при длительности экспозиции 50 мс «радость» распознается на максимально высоком уровне).

Результаты анализа «ошибочных» ответов позволяют описать обнаруженные феномены в терминах категориальных полей экспрессий (Барабанщиков, 2002, 2009) – систематических идентификаций той или иной экспрессии с рядом других эмоций, проявляющихся в данных условиях. Каждое категориальное поле включает ядро (наиболее частые «верные» ответы), периферию, представленную регулярными «ошибками», и фон (случайные ответы). Соотношение между компонентами динамично и зависит от модальности экспрессии, ее длительности и содержания контекста. Так, с уменьшением времени экспозиции использование кажущегося движения либо маскировки экспрессий значимо меняет структуру категориальных полей, причем в разных контекстах по-разному. Экспрессия страха чаще воспринимается как «удивление», «печаль» и «гнев» – как спокойное лицо. Роль мимических признаков экспрессий в формировании целостного образа эмоционального лица меняется. По существу, условия маскировки и кажущегося движения моделируют тот этап перцептогенеза, на котором признаки экспрессий лишь начинают дифференцироваться, создавая предпосылки конкретизации актуализируемого прототипа выражения лица.

Основной результат выполненного исследования заключается в том, что по сравнению со статичной экспозицией кажущееся движение не приводит к увеличению точности распознавания эмоций. Как и в случае реального движения, статичное изображение сильных экспрессий содержит всю информацию, достаточную для эффективной оценки выраженной эмоции. Влияние контекста на эффективность восприятия экспрессий зависит от их модальности. Для «печали», «гнева» и «страха» кажущаяся динамика лица снижает точность распознавания в большей степени, чем рандомизированное лицо, особенно при минимальном времени экспозиции. Негативное влияние маскировки ярче проявляется при экспозиции «удивления», «отвращения» и спокойного выражения лица. В итоге средние оценки экспрессий в условиях кажущегося движения и маскировки практически совпадают, указывая на функциональное сходство стимульных ситуаций. Это означает, что кажущееся движение лица включает момент маскировки, а прямая и обратная зрительная маскировка – возможность кажущихся изменений. С увеличением длительности экспозиции экспрессии до 200 мс негативное влияние и маскировки, и кажущегося изменения лица снимается.

2.2. Вербализация экспрессий, экспонируемых в разных контекстах

Пытаясь разобраться в механизме влияния стробоскопической стимуляции на восприятие эмоциональных выражений лица, мы провели еще один эксперимент на группе экспертов в области науки о лице. Нас интересовали способы ориентировки подготовленного наблюдателя в рассмотренных ситуациях и характер его ответов. Основной метод исследования – вербальные описания видимых сцен.

Метод свободных описаний

Исследование проводилось на том же оборудовании и с тем же стимульным материалом, которые использовались в первом эксперименте. Участники эксперимента: 7 человек (5 женщин, 2 мужчины; возраст – 27–54 года, медиана – 47 лет) с нормальным или скорректированным до нормального зрением, специалисты, изучающие восприятие лица.

Эксперимент 2 включал три серии с тем же содержанием контекста, что и в эксперименте 1. В отличие от процедуры первого эксперимента, тестовые изображения всегда предъявлялись на 50 мс; каждая из семи экспрессий, выраженная каждым из шести натурщиков, предъявлялась по одному разу (всего 42 пробы); порядок предъявления – случайный. Варианты ответов не предлагались. От наблюдателей требовалось в каждой отдельной пробе словами описать выражение лица натурщика, а также любые другие замеченные особенности изображения. Ответы записывались на диктофон. Тренировочная сессия не проводилась.

Полученные аудиозаписи расшифровывались и соотносились с каждым из экспериментальных условий. В вербальных описаниях, данных участниками исследования, выделялись следующие классы дескрипторов: 1) называние конкретной эмоции (например: «гнев», «горе» и др.) или общая оценка модальности («негативная эмоция»); 2) описание мимики в отдельных зонах лица – лба/бровей, глаз, носа, рта (например: «нахмуренные брови», «открытые глаза», «наморщенный нос», «растянутый рот»); 3) указания на движения головы (например: «кивок», «поворот головы слева направо»); 4) недифференцированное восприятие движения/изменения изображения в целом («мимолетное движение», «сдвиг изображения», «что-то изменилось»); 5) значительные затруднения в определении эмоции, приводящие к отказу давать ответ («непонятно, какая эмоция»). Помимо основных дескрипторов часто отмечался пол натурщика и особенности его внешности (например: «девушка, блондинка»).

Точность распознавания экспрессий оценивалась на основании содержания дескрипторов, указывающих на модальность эмоции. Верными считались те описания, в которых эмоция была названа однозначно и совпадала с состоянием, которое изображал натурщик. К этой же категории относились и синонимичные описания; так, для экспрессии гнева адекватными считались описания «гнев», «злость» и однокоренные слова; для «страха» – «страх» и «испуг»; для «радости» – «радость» и «улыбка»; для нейтрального лица – «нейтральное», «спокойное», «без эмоции»; для «печали» – «печаль», «грусть» и «горе»; для «удивления» и «отвращения» синонимы в категорию верных ответов не включались. Частично верными ответами считались неоднозначные описания, включавшие верный дескриптор, например: «либо гнев, либо горе» для экспрессии «гнева». «Ошибочными» ответами считались все иные описания эмоциональных состояний, а «отказами» – ответы, в которых называние эмоции отсутствовало.

Доминантность мимических признаков оценивалась по предпочтениям, отдаваемым в описаниях верхней (брови – лоб), средней (глаза – веки – основание носа) и нижней (рот – подбородок) частей лица либо его отдельных элементов. Примеры подобных высказываний: «поднятые брови», «наморщенный лоб», «увеличились глаза», «широко открытый рот», «напряжение вокруг носа».

Влияние кажущегося движения головы устанавливалось путем соотнесения предметных описаний воспринятого изменения расположения лица с точностью распознавания экспрессий либо с их доминантными признаками («наклон головы вперед, кажется, это был гнев»; «движение назад небольшое, изменение в области рта, даже зубы видел, вероятно, это отвращение»). В подобном ключе рассматривались описания изменений изображения при невозможности (затруднениях) раскрыть его содержание («было движение, непонятно какое; эмоции не было вообще»).

Анализ результатов включал сопоставление долей соответствующих дескрипторов в зависимости от модальности экспрессии и содержания контекста. Статистическая оценка значимости различий анализируемых параметров ввиду небольшого объема выборки не проводилась.

Вербализация экспрессий, предъявляемых в контекстах

Точность распознавания экспрессий. Полученные данные показали, что доля верных ответов зависит как от модальности экспрессии, так и от содержания контекста, в котором она экспонировалась (рисунок 2.5). Наибольшая доля адекватных описаний выявлена в контрольной серии – экспозиции лица на фоне чистого экрана (0,78). С введением маскировки точность распознавания снижается (0,59), а при использовании стробоскопической стимуляции становится предельно низкой (0,45). Уменьшение доли верных ответов происходит за счет увеличения количества отказов от описания эмоции (от их практического отсутствия в контрольной серии до 0,10 и 0,30 в условиях рандомизированной маски и кажущегося движения соответственно). Доли ошибочных и частично верных ответов в трех экспериментальных сериях находятся на одном уровне.

Наибольшая средняя точность распознавания получена при экспозиции «радости» (0,80), нейтрального лица (0,77) и «удивления» (0,68). Для экспрессий страха (0,48), печали (0,48) и гнева (0,40) она снижается на фоне увеличения доли ошибочных ответов. Соотношение уровней точности распознавания тестируемых эмоций в каждой из трех серий в целом сохраняется. Доли отказов и частично верных ответов с модальностью эмоции систематически не связаны. Соотношение верных, частично верных, ошибочных ответов и отказов при распознавании эмоций на лицах разных натурщиков практически не менялось.

Рис. 2.5. Точность распознаваний экспрессий в зависимости от их модальности и содержания контекста: серия 2.1 – кажущееся движение; серия 2.2 – маскировка; серия 2.3 – изолированное лицо

При анализе «ошибочных» и частично верных ответов выявлены следующие особенности. Экспрессия радости (0,09) и нейтральное лицо (0,10) в отдельных случаях смешиваются с «гневом», «отвращением» или «страхом». Экспрессия удивления ошибочно распознавалась как «страх», независимо от содержания контекста (0,13). Экспрессия отвращения при любом содержании контекста смешивается, прежде всего, с «гневом» (0,18). Для экспрессии гнева структура «ошибок» трансформируется: если при кажущемся движении или изолированном лице «гнев» воспринимается как «печаль» (0,11) либо «отвращение» (0,09), то при маскировке рандомизированным паттерном он смешивается с нейтральным лицом (0,24) и «отвращением» (0,12). «Страх», экспонируемый при кажущемся движении либо на изолированном лице, смешивается с «удивлением» (0,17), реже – с «гневом» (0,08) и «отвращением» (0,06); при введении маскировки среди «ошибочных» ответов доминируют «печаль» (0,14) и «удивление» (0,12). «Печаль» отождествляется с нейтральным лицом (0,19), причем при маскировке доля смешений возрастает до 0,36. Таким образом, при экспозиции лица на фоне чистого экрана и кажущегося движения структура «ошибочных» идентификаций экспрессий гнева, страха, печали сохраняется, в то время как маскировка лица ведет к ее трансформации.

Описания признаков экспрессий и движений головы. В процессе распознавания эмоциональных экспрессий наблюдатели указывали на отдельные доминантные особенности лица, характерные для демонстрируемой эмоции. Чаще всего описывалась зона губ и зубы (0,23). Различия в частоте упоминания рта зависели от модальности эмоции и содержания контекста. Например, для «радости» и «удивления» в условиях кажущегося движения область рта упоминалась с частотой 0,6; в условиях изолированного лица – 0,45 и 0,38 соответственно; при маскировке частота упоминаний рта снижалась до 0,19 и 0,17. При распознавании «страха» и «отвращения» рот натурщика описывался как в условиях кажущегося движения (0,14 и 0,40 соответственно), так и изолированного лица (0,33 и 0,21); для «гнева» и «печали» рот упоминался только в условиях изолированного лица (0,29 и 0,17).

Реже описывалась зона глаз. Для «удивления» и «страха» в условиях кажущегося движения – 0,12 для обеих экспрессий; в отсутствие контекста – 0,26 и 0,31 соответственно. Для «радости» и «отвращения» область глаз упоминалась только при экспозиции изолированного лица (0,12). При распознавании «гнева» и «печали» глаза не упоминались; при демонстрации изолированного лица внимание наблюдателей направлялось в область лба/бровей (0,21 и 0,14, соответственно), смещаясь в условиях кажущегося движения на движения головы натурщика. Мимические признаки в области носа систематически упоминались только при экспозиции «отвращения» в отсутствие контекста (0,21).

«Лицевые жесты», или видимые смещения лица, сопровождаемые движениями головы, описывались только в условиях стробоскопической стимуляции и только для экспрессий гнева (0,48 – для «жестов», 0,14 – для движения), страха (0,12 для обоих классов дескрипторов) и печали (0,36 и 0,14, соответственно). Для «гнева» характерным жестом было «движение головы вперед», «наклон вперед» или «кивок». Для «страха» – «движение назад», «напряжение в шее». При экспозиции «печали» наблюдатели описывали «поворот головы», «движение назад» или «кивок вперед».

При экспозиции спокойного лица мимика не описывалась. Сдвиг изображения, используемый во время стробоскопической экспозиции, замечался (0,43).

Трудности категоризации,