Учет свойств анализаторов человека и динамической структуры восприятия

Категория:
Эргономика


Учет свойств анализаторов человека и динамической структуры восприятия

Предметное и психологическое содержание процесса восприятия сигналов довольно разнообразно. Соответственно этому различны и факторы, оказывающие влияние на качество информационной модели.

Данные психофизики позволяют определить нижнюю или верхнюю границу перцептивных свойств сигналов, а также выделить те свойства, которые являются существенными для построения модели.

При этом следует иметь в виду следующие основные факторы, влияющие на обнаружение сигналов:
1) яркость сигнала и уровень контраста;
2) площадь сигнала;
3) длительность экспозиции;
4) локализацию проекции сигнала на сетчатке;
5) форму и цвет сигнала;
6) уровень световой адаптации;
7) отношение сигнала к шуму;
8) движение глаз наблюдателя. (Порог обнаружения существенно зависит от момента появления сигнала относительно начала скачка глаз при смене точки фиксации. На интервале времени 100—80 мс эта зависимость имеет V-образную форму, причем минимум чувствительности приходится на период скачка.)

Инженерно-психологические справочники и руководства содержат достаточно много информации по большинству из перечисленных факторов. Однако ее практическое использование сталкивается со значительными трудностями. Именно поэтому рекомендуемые разработчикам нормативы по психофизиологии зрения часто нуждаются в коррективах для каждого конкретного случая. В частности, приходится использовать значения «оперативных порогов восприятия», которые в несколько раз выше психофизиологических.

Сейчас данные об оперативных порогах, об оперативном поле зрения, о зонах видимости также стали включаться в справочную литературу по эргономике и инженерной психологии. Проблемы учета перцептивных свойств сигналов отошли на второй план также и в связи с развитием и совершенствованием средств отображения информации. Повысилась их разрешающая способность, найдены средства для уменьшения эффектов края, параллакса, повышена яркость свечения, шире используются цветные масочные кинескопы для отображений знаковой и графической информации и т. д.

Естественно, что появление новых способов отображения информации требует проведения соответствующих психофизиологических исследований для составления их «эргономического паспорта».

Применительно к задаче обнаружения сигналов особенности проектирования информационной модели связаны, прежде всего, с наличием в поле зрения оператора множества различных стимулов. Важно учитывать, что движения глаз влияют не только на чувствительность зрительной системы, определяемую через величину психофизиологического порога, но и на более сложные процессы обработки зрительной информации. Об этом свидетельствуют как теоретические, так и экспериментальные работы.

Например, в исследовании Бейкера сравнивалась эффективность обнаружения целей на трех типах индикаторов кругового обзора. Первый тип — индикатор с движущейся по кругу радиальной разверткой. Чтобы обнаружить сигнал, оператор должен следить за движением луча развертки и непрерывно сканировать прилегающий к ней участок экрана. Второй тип — индикатор с движущейся секторной разверткой. Развертка имеет вид окна, в котором виден луч развертки и небольшой (около 15°) примыкающий к нему участок экрана, остальная часть экрана остается невидимой для оператора. Третий тип — луч развертки неподвижен и расположен на горизонтальном радиусе, а обстановка, высвечиваемая на экране, движется относительно развертки. Нетрудно заметить, что наибольшее количество движений глаз приходится на первый тип индикатора, меньшее—на второй и наименьшее—на третий. Соответственно этому эффективность обнаружения в последнем случае оказалась на 30% выше, чем в первом.

Было показано, что длительность зрительной фиксации является величиной относительно постоянной для данной задачи и условий восприятия и не зависит от общего количества объектов на экране и особенностей отдельных знаков внутри однородного алфавита. Основной переменной, определяющей время выполнения поисковых задач, является число шагов поиска, которое варьируют в зависимости от следующих факторов.

Общий объем отображения, или число элементов информационного поля. Количество шагов поиска является функцией общего объема отображения. Зависимость числа шагов, а следовательно, и времени поиска от количества элементов в информационном поле оказывается линейной и ее вид определяется условиями наблюдения: угловыми размерами знаков, расстоянием экрана от глаз оператора, яркостью изображения, контрастом и т. п.

При выполнении поисковых задач, связанных с нагрузкой на оперативную память наблюдателя (например, при обнаружении изменений в информационном поле), осуществляется многократное сканирование информационного поля. Большой общий объем отображения вызывает недопустимые затраты времени оператора на подготовку к решению (рис. 7.1).

Рис. 1. Зависимость времени зрительного поиска от общего объема отображаемой информации

Рис. 2. Зависимость времени обнаружения исчезновения объектов (Л) в информацион. ном поле и появлении новых объектов (О) от общего объема отображаемой информации

При решении оперативных задач наблюдается тенденция к редукции поиска. Развернутость решения задачи определяется не общим объемом отображения, а системой гипотез, в которых эта задача выступает для оператора. Но и в этих условиях число шагов поиска зависит от общего объема отображения и возрастает с его увеличением.

Следует учитывать, что редукция поиска может привести к снижению точности выполнения дополнительных задач, которые при этом стоят перед оператором, например обнаружение изменений в информационном поле (рис. 2). Чтобы облегчить оператору решение вспомогательных задач, необходимо выделять вновь появляющиеся объекты дополнительными признаками, такими, как цвет, яркость или мелькание.

Оперативный объем отображения, или число критических элементов информационного поля, которые относятся к решаемой в данный момент задаче. Число шагов поиска (п) до обнаружения первого критического знака определяется по формуле

Время обнаружения первого критического знака уменьшается с увеличением оперативного объема отображения или вероятности его появления (рис. 3). Общее время поиска, наоборот, несколько возрастает с увеличением числа критических знаков (рис. 4). Возрастание времени поиска вызвано увеличением количества зрительных фиксаций. Это обусловлено тем, что объем одной фиксации для значимых сигналов меньше, чем для фоновых.

Размеры оперативного поля зрения. Количество шагов поиска определяется размерами оперативного поля зрения, или объемом зрительной фиксации. Оперативное поле зрения — это зона, появление сигналов в любом месте которой может вызвать одноактное установочное движение глаз. Предъявление значимого сигнала за пределами этой зоны приводит уже к нескольким последовательным операциям со сменой точек фиксации и наличием скачков глаз. Объем зрительной фиксации превышает область центрального зрения, в пределах которой осуществляется переработка зрительной информации, и может достичь 10—11°.

Рис. 3. Зависимость времени обнаружения первого критического знака от вероятности появления критических сигналов

Рис. 4. Зависимость времени поиска критических сигналов от общего числа знаков. Для одного критического сигнала (А), трех и восьми (О)

Размеры оперативного поля зрения являются функцией многих переменных, главные из которых связаны с установкой и колебаниями внимания, характером зрительной задачи, особенностями объекта (яркостью, пространственными свойствами, различимостью) и пр. Так, если критический знак обладает различительными признаками, выделяющими его из фона, это приводит к увеличению объема фиксации и таким образом к сокращению числа шагов и времени поиска.

При формулярном способе отображения информации существенным фактором, определяющим время зрительного поиска, является объем значимого параметра или количество знаковых мест, которые он содержит. С увеличением объема значимого параметра время поиска возрастает (рис. 5). Это объясняется тем, что объем значимого параметра превосходит размеры оперативного поля зрения, в результате чего увеличивается число зрительных фиксаций на критических формулярах.

Повышение плотности элементов в информационном поле и возрастание плотности фона оказывают качественно различное влияние на время зрительного поиска. Увеличение плотности фона (например, густоты линий карты) вызывает монотонное возрастание времени поиска, а повышение плотности объектов, т. е. степени ограничения их разброса, способствует мобилизации внимания и сокращает время поиска.

Структура информационного поля. Прдо хаотическом расположении большого числа элементов в информационном поле и отсутствии точек отсчета траектории поисковых движений глаз неоднократно пересекает одни и те же участки поля и эффективность выполнения операций зрительного поиска падает. Специальная организация информационного поля повышает эффективность выполнения поисковых задач.

Расположение знаков в информационном поле оказывает существенное влияние на время их обнаружения: первыми обнаруживаются знаки, находящиеся в верхнем левом квадранте. Это объясняется маршрутом движений глаз

при поиске: первый скачок из фикса- . одной цифры (нижняя кривая), ционной точки идет вверх или в левый двух (средняя кривая) и четы-верхний угол, затем слева направо и рех (верхняя кривая), сверху вниз.

При большом общем объеме отображения расположение объектов влияет и на точность их обнаружения: объекты, расположенные в левом верхнем квадранте, обнаруживаются с большей точностью, чем находящиеся в нижней части информационного поля.

Маршрут движений глаз при зрительном сканировании. Сравнение траектории движений глаз различных наблюдателей и эффективности выполнения ими задачи считывания полезной информации показало, что наиболее предпочтительным следует признать построчное сканирование, т. е. направление движений глаз слева направо и сверху вниз, как при чтении. При этом время поиска несколько сокращается (рис. 6). Это следует учитывать при расположении объектов.

Разнообразие элементов информационного поля. При выполнении операции выделения полезной информации увеличение разнообразия знаков приводит к возрастанию времени поиска и частоты ошибок. Разнообразие сигналов затрудняет их анализ, выделение в них «опорных» опознавательных признаков, по которым осуществляется сличение с эталоном. Этот фактор влияет и на эффективность обнаружения новых сигналов и решения оперативных задач.

Рис. 5. Зависимость времени поиска значимого параметра от количества формуляров

Однако в процессе тренировки время зрительного поиска сокращается. Эффект тренировки проявляется в формировании более компактных и целостных опознавательных эталонов, по которым осуществляется операция сличения в процессе зрительного поиска. На стадии формирования такого целостного эталона возможно параллельное протекание операции сличения по нескольким каналам.

Рис. 6. Зависимость времени поиска от количества формуляров при маршрутах движений глаз: сверху вниз (—-) и слева направо (——).

Рис. 7. Зависимость времени поиска элементов информационного поля от их количества при разном числе используемых эталонов до тренировки

Приведенные зависимости позволяют проектировать информационные модели на основе таких критериев, как время и надежность действий оператора по информационной подготовке решения.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум