Общие принципы восприятия зрительной информации

Общие принципы восприятия зрительной информации Почему мы совершаем движения глаз? Почему мы совершаем движения глаз? Эверест и Ф. Конюхов Ответ: наш мозг «избегает» пустоты !!! Почему мы совершаем движения глаз? Ответ: наш мозг «избегает» однообразия !!! Почему мы совершаем движения глаз? Ответ: наш мозг «избегает» агрессивной зрительной среды !!! Зачем мы совершаем движения глаз? Наше внимание выделяет «выпуклые» области зрительной сцены и управляет взором, чтобы распознать их детали Зачем мы совершаем движения глаз? Наше внимание сканирует зрительную сцену и выделяет «выпуклые» области для распознавания их деталей Зачем мы совершаем движения глаз? Зачем мы совершаем движения глаз? «ландшафт» внимания 2 1 1 1 2 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 3 1 1 Наше внимание выделяет «выпуклые» области зрительной сцены (объекты 2 и 3 из множества объектов 1) и направляет на них взор, чтобы распознать их детали Зачем мы совершаем движения глаз? один три два Центральная ямка сетчатки человека (около 0,5 мм в диаметре, 2 угл. град. зрительного поля ) обеспечивает предметное зрение, необходимое для распознавания объектов. 22 мм WHERE’S WALLY? http://motherlove.me/2014/09/1/wheres-wally/ Зона четкого видения Что мы видим в центральной ямке? 2 град. 2 угл. град. Что мы видим в центральной ямке? Мы можем распознавать в среднем 4-5 букв слева от точки фиксации и 8-11 справа при обычных размерах шрифта 2 угл. град. Точка фиксации 25% 45% 75%100% 75% Четкость 45% 25% Основные типы движений глаз Микродвижения Тремор – мелкие частые колебания глаз. Средняя амплитуда – 20''–40'', частота до 250–270 Гц. В результате тремора ось глаза описывает эллипсоподобные фигуры. Это естественный двигательный фон окуломоторной активности, не поддающийся произвольному контролю. Дрейф – медленные плавные микродвижения. В ходе фиксации объекта на них приходится 97 % времени. Микросаккады – быстрые движения глаз продолжительностью 10–20 мс. Диапазон амплитуды 2'–50'. Необходимы для устойчивой фиксации объекта. Основные типы движений глаз Макродвижения изменяют положение взора Макросаккады – резкие изменения позиции глаза, высокая скоростью и точность. Амплитуда от 40’– 50’ до 50– 60º, Прослеживающие движения – плавные перемещения глаз, сопровождающие плавное движение объектов в поле зрения. Обеспечивают сохранение изображения фиксируемого объекта в зоне наилучшего видения (на центральной ямке). Вергентные движения – сведение (конвергенция) или разведение (дивергенция) оптических осей глаз. Включены в процесс стереоскопического зрения, обеспечивают необходимое соответствие проекций объекта на сетчатках обоих глаз. Нистагм – устойчивая окуломоторная структура, включающая чередование саккад и плавных прослеживающих движений. Торзионные движения – вращение глаз относительно оптической оси. Амплитуда отграничена 10º. Основное назначение – частичная компенсация наклонов головы относительно гравитационной вертикали. «Главные» движения глаз - саккады один три два Неподвижное состояние глаз – фиксации во время фиксаций происходит распознавание объектов Фиксации и саккады 22 мм 2 угл. град. Центры управления глазными мышцами (двигательные) Мозговые центры, управляющие саккадическими движениями глаз у человека Механическая регистрация движений глаз: вековая история Untersuchungen über die Bewegung der Augen beim Schreiben von August Ahrens. Rostock, C. Boldt, 1891 Механическая регистрация движений глаз: вековая история 1 2 3 Движения глаз при чтении 6 строк (обозначены цифрами) длина строк 98 мм на расстояния 35,5 см (15 угл. град.) 4 5 6 малые точки - отметки времени 6,8 мс большие точки - фиксации Оптическая регистрация движений глаз: вековая история 1935 Частота регистрации - 1/30 с-1 Оптическая регистрация движений глаз: полувековая история Оптическая регистрация движений глаз: полувековая история Длина пленки 400 футов - запись 30 мин. с частотой съемки 8 кадр/с Цифровая регистрация движений глаз: современность Экспериментальная установка эмиссионный фильтр монитор для предъявления предложений инфракрасная подсветка подставка для головы видеокамера Оригинальный трекер на базе цифровой камеры FV300 Частота регистрация - 250 Гц Трекинг в науке 1 2 3 4 5 6 Внимание и движения глаз Произвольное внимание управляет глазодвигательной системой, обеспечивающей поиск зрительных объектов для их распознавания и восприятия. Паттерны движений нормального испытуемого глаз варьируют в зависимости от зрительной задачи (указаны числами, по Б.А. Карпову и А.Л. Ярбусу) Особенности движений глаз при разных задачах свободное рассматривание инструкция: определить возраст персонажей Внимание и движения глаз Произвольное внимание нарушается у больного с массивным поражением лобных долей, что приводит к нарушению управления глазодвигательной системой Паттерны движений глаз при поражении лобных долей хаотичны и не зависят от зрительной задачи (по Б.А. Карпову и А.Л. Ярбусу) Эксперименты А.Л. Ярбуса: взор сканирует неоднородности зрительной сцены Что мы видим во время фиксаций Две подсистемы зрения Пространственное динамическое зрение, ambient processing Предметное статическое зрение, focal processing путь «ЧТО» и путь «ГДЕ» направление движения, пространственное расположение предметов Пространственное динамическое зрение, ambient processing форма, цвет, лица Предметное статическое зрение, focal processing Два режима зрения пространственная обработка динамическое зрение, ambient processing распознавание объектов статическое зрение, focal processing Два режима зрения пространственная обработка динамическое зрение, ambient processing Два режима зрения распознавание объектов статическое зрение, focal processing Два режима (две моды) зрения динамическое зрение статическое зрение длительность фиксаций <180 мс длительность фиксаций >180 мс амплитуда саккад > 6 град. амплитуда саккад < 6 град. Функции: динамическое зрение – быстрое сканирование зрительной сцены статическое зрение – распознавание тонких деталей зрительных объектов Два режима зрения Длительность фиксаций Амплитуда саккад Два режима зрения Эксперименты из работы Unema et al., 2005 Экспозиция 20 с После выводили сообщение и просили ответить «да/нет»: «в левой части было больше предметов» - «пространственный» тип вопроса «справа вверху висела картина» - «предметный» тип вопроса Два режима зрения Длительность фиксаций (мс) Амплитуда саккад (град.) в зависимости от времени экспозиции (с) В течение 4 с наступает «насыщение» параметров. В начале экспозиции доминирует режим динамического зрения. После 4 с доминирует режим статического зрения. Произвольный просмотр Определить эпоху Произвольный просмотр Поиск лодок Чтение текстов Чтение текстов (точки соответствуют фиксациям, числа – их длительности, мс) Трекинг в рекламе Красная область цветовой гаммы соответствует большему времени нахождения взора в определенной части зрительного поля Трекинг и безопасность движения Трекинг и безопасность движения Трекинг и Web-навигация F -паттерн Трекинг в образовании «Ландшафт» внимания при усвоении учебного материала Изучил таблицу (32% времени) Проигнорировал таблицу (4% времени) Движения глаз при чтении текстов На изображение читаемого текста наложены треки движений глаз испытуемого. Положениям взора в момент времени фиксации соответствуют синие окружности. Линии отражают перемещение взора испытуемого при чтении. Диаметр окружностей пропорционален времени фиксации взора на данном фрагменте изображения Движения глаз при чтении текстов Треки движений глаз и фиксации при чтении текста с 1-м (слева) и 1,5-м (справа) межстрочным интервалом. По мере чтения последовательных строк число фиксаций уменьшается, а также уменьшается их продолжительность при любой длине строки и любом межстрочном интервале. Трекинг в архитектуре Качества объектов существенно влияют на внимание испытуемых. Взор испытуемые избегает «неприятных» изображений, состоящих из мелких однородных элементов, которые не несут в себе информационной значимости и часто вызывают неприятные ощущения и даже иллюзии движения. Эргономика зрительного восприятия Что предпочитаем видеть? Агрессивные видеополя: «шахматная доска» и «зебра» Кратные пространственно-частотные составляющие изображения вызывают нарушение работы зрительной системы, приводящее к возникновению иллюзий движения или мерцания, что вызывает дискомфорт и нарушает процесс распознавания объектов. Агрессивные видеополя Качества объектов существенно влияют на внимание испытуемых. Взор испытуемые избегает «неприятных» изображений, состоящих из мелких однородных элементов, которые не несут в себе информационной значимости и часто вызывают неприятные ощущения и даже иллюзии движения. Пример оптимального природного изображения и его пространственно-частотный спектр Пример оптимального изображения (фрактал) и его пространственно-частотный спектр Пример агрессивного изображения и его пространственночастотный спектр Пример агрессивного изображения и его пространственночастотный спектр Пример оптимального природного изображения и его пространственно-частотный спектр Пример агрессивного изображения и его пространственно-частотный спектр