книги из ГПНТБ / Митькин А.А. Электроокулография в инженерно-психологических исследованиях

точно четкое восприятие как маршрута обзора, так и нео­ новой лампочки.

В инструкции, сообщаемой испытуемому перед нача­ лом опыта, перед ним ставились два основных условия: пройти маршрут как можно быстрее и в то же время до­ статочно точно (не «округлять» угол, не «сходить» с мар­ шрута). G каждым испытуемым проводилась предвари­ тельная тренировка. В ходе этой тренировки выяснилось, что одни испытуемые делали упор на первое условие (бы­ строту) в ущерб точности; другие, наоборот, старались как можно точнее пройти по линии, но значительно сни­ жали скорость. Поэтому целью предварительной трениров­ ки было добиться у всех испытуемых однотипности в вы­ полнении задачи (но сочетанию двух условий инструк­ ции) . Контроль за выполнением задачи осуществлялся путем наблюдения за экраном ВЭКС’а. В основной серии опытов испытуемые выполняли по пять контрольных дви­ жений по каждому маршруту.

Движения глаз регистрировались по методике, опи­ санной в первой главе. Подключение двух шлейфов ос­ циллографа Н-700 к выходу второго ВЭКС’а (см. блоксхему установки на рис. 8) обеспечивало раздельную запись горизонтальной и вертикальной составляющих дви­ жений глаз. Одновременно проводился визуальный кон­ троль (с частичной фоторегистрацией) за векторограммами по экрану ВЭКС’а.

Постоянный визуальный контроль положения глаз ис­ пытуемого по экрану осциллографа методически очень важен в такого рода экспериментах. Во-первых, это дает возможность непосредственно в ходе опыта отмечать и поправлять ошибочные действия испытуемого и подавать сигнал начала прохождения маршрута только тогда, ког­ да взор испытуемого займет исходное положение. Во-вто­ рых, это исключает выход шлейфной записи за пределы фотобумаги. Моменту прекращения действия светового раздражителя соответствовала отметка в записи, произво­ димой третьим шлейфом осциллографа. Безпиерционная неоновая лампочка выключалась экспериментатором с по­ мощью бесшумного переключателя. Осциллограф Н-700, существенный недостаток которого (при использовании его в психологическом эксперименте) заключается в зна­ чительном шуме электродвигателей, помещался в сосед­ ней комнате, что обеспечивало его полную звукоизоля-

71

цш о: у п р ав л ен и е осц и л л огр аф о м осущ ествл ял о сь ДПСТаП-

ЦИОИИО.

В условиях описываемого эксперимента общее время прохождения маршрута (от момента выключения лампоч­ ки до момента остановки взора в конце маршрута) со­ ставляется из следующих компонентов:

1)латентного периода глазного скачка (£,);

2)времени движения по прямолинейному участку от начала маршрута до вершины угла (С);

3)фиксационной паузы в вершине угла (л точке из­ менения направления движения) (£3) ;

4) времени движения по прямолинейному участку от вершины угла до конца маршрута (£.■.) 3.

Если обозначить суммарное время прохождения марш­ рута через Т, то Т = ti + U + te+t,,.

Общий качественный анализ полученных результатов, основанный на сопоставлении сфотографированных вектороэлектроокулограмм (н протокольных записей по дан­ ным наблюдения за экраном ВЭКС’а) с электроокулографнческпмп записями по двум каналам, показал сле­ дующее.

Для разных маршрутов характерна различная точ­ ность движений (под «точностью» понимается степень соответствия фактически пройденного взором маршрута заданному). Указанные различия зависят, с одной сторо­ ны, от величины угла (и соответственно, наклона одной из его сторон), с другой — от направления движения (слева направо и т. д.). Это же касается в известной мере и скорости движений (на данном этапе анализа под «ско­ ростью» двпженпя подразумевается лишь его общая ха­ рактеристика: одни скачок шш несколько скачков). Сопо­ ставление специфики движения по разным маршрутам

иих элементам показало следующее:

—движение слева направо точнее, чем справа нале­ во (это выражается в амплитуде мелких корректирую­ щих скачков и дрейфов в вершине угла перед началом движения в ином направлении);

—движение слева направо быстрее, чем справа пале­ во (в первом случае почти не наблюдалось двухскачко-

вых движений; во втором случае двухскачковые двпже­ нпя были довольно частым явлением);

3 Или двух скачков, как это будет показано ниже.

72

— движение снизу вверх быстрее, чем сверху вниз: во втором случае наблюдалось значительно большое количество двухскачковых движений, а у двух испытуе­ мых — явно выраженная попытка медленного сканирова­ ния, отсутствующая при движении снизу вверх4;

—при движении по наклонным наблюдаются более значительные отклонения от заданного маршрута, чем при движении по горизонтали и вертикали, и большая корректировка в конце скачков;

—точность прохождения маршрута существенно за­ висит от величины угла; точнее всего прослеживаются прямоугольные маршруты, наименее точно — тупоуголь­ ные: движения по наклонной при тупоугольном маршру­

те часто выполняются по дуге, обращенной своей выпук­

мощью шлейфного осциллографа. Скорость протяжки стандартной осциллографпческой фотобумаги (шириной 12 см) составляла 16 см!сек; отметчик времени давал отметку через каждые 0,005 сек.

В результате обработки записей были получены (с точностью до 0,005 сек) цифровые значения tr, t2; t3; t,. и T для каждого отдельного случая прохождения марш­ рута.

4К сожалению, специфика методики регистрации не дает возмож­ ности сопоставить точность скачков в первом и во втором слу­ чаях, так как в конце движения по вертикали имеют место «скачковые» артефакты.

73

Втабл. I все исследованные маршруты распределены

впорядке возрастания суммарного Т н его компонентов. Рассмотрим результаты такого распределения.

На первом месте по скорости прохождения (по мини­

маршрутов по величине Т показывает, что маршруты правой группы (4, 5, 6) обеспечивают большую скорость движения взора, чем маршруты левой группы (1, 2, 3). На одном уровне оказались лишь маршруты 3 и 4. Сре­ ди маршрутов правой группы быстрее всего проходится прямоугольный, медленнее — остроугольный и еще мед­ леннее — тупоугольный. Среди маршрутов левой груп­ пы наиболее быстро проходится остроугольный, затем — тупоугольный и затем — прямоугольный.

Для выяснения статистической достоверности раз­ личий в скорости прохождения разных маршрутов было проведено попарное сопоставление значений Т (по кащ-

74

дому движению для каждого испытуемого) по критерию

и вертикальных рядов, соответствующих номерам марш­ рутов.

•Маршруты обозначены символами. Цифрами на пересечении радов указа­ ны доверительные уровнипо таблице Стыодента; прочерками— отсутствие статистически достоверного (по Стыоденту) различия-.

выбором; чем сложнее выбор, тем больше латентный период. По данным Гшшеирейтер (1964), латентный пе­ риод единичного глазного скачка зависит от амплитуды скачка и колеблется от 230 м/сек (для 10°) до 290 м /сек

5 Статистический критерий, основанный на распределении Стыо­ дента и позволяющий выявить наличие (или отсутствие) досто­ верного различия между двумя статистическими рядами. Пока­ зателем статистической надежности результатов по этому кри­ терию служит так называемый доверительный уровень, выра­ женный в процентах (95%, 99%, 99,9%). В биологических иссле­ дованиях 95%-ный доверительный уровень считается достаточно надежным (Урбах, 1964).

75

(для 40°) независимо от направления скачка. Результа­ ты нашего исследования доказали, что усложнение зада­ чи приводит к увеличению латентного периода верного глазного скачка (напоминаем, что амплитуда скачка по стороне угла составляла 20°, и в вершине угла всегда имела место фиксационная пауза). В условиях нашего эксперимента наименьший латентный период (260 лее») — был получен для маршрута 2 и наибольший (317 мсек) — для маршрутов 3 и 6 (табл. I).

Мы полагаем, что в данном случае величина латент­ ного периода может служить показателем сложности маршрута. Леушнна (1965) экспериментальным путем по­ казала, что при днфференцпровке пространственного по­ ложения двух точек величина латентного периода глаз­ ного скачка зависит от сложности днфферепцнровки. В этой связи Леушнна говорит о программировании скачка (имеется в виду, что протяженность скачка программи­ руется заранее и не подвергается корректировке в про­ цессе скачка). В условиях нашего эксперимента, по-вп- длмому, имело место своего рода программирование все­ го маршрута обзора (с той разницей, что при двухскачковом движении имели место корректирующие движения перед началом второго скачка). Тот факт, что знакомство

смаршрутами и предварительная тренировка не устрани­ ли вариативности латентного периода, говорит о главенст­ вующей роли биомеханических трудностей по сравнению

с((гностической» сложностью маршрутов.

Латентный период для остроугольных маршрутов оказался меньше, чем для тупоугольных, что свидетель­ ствует, вероятно, о большей сложности вторых по сравне­ нию с первыми. Мы считаем также, что в этом случае влияет лучшая «обозреваемость» остроугольных маршру­ тов: при фиксации взгляда в исходной точке линейные размеры всей конфигурации острого угла ие превышают 20 угловых градусов (в любом направлении), в то время как линейные размеры тупого угла приближаются к 40°.

Компоненты h и £4 (продолжительность движений по сторонам угла) приведены нами в табл. I суммарно вви­ ду их однотипности (о качественном различии между скачками разных направлений было сказано выше). Ко­ личественные различия между этими компонентами (для разных маршрутов) обусловлены тем, что для од­ них маршрутов в большей мере характерны двухскачко-

76

вые движения по стороне угла, чем для других. В тех же случаях, когда движение по стороне осуществлялось одним скачком, время такого скачка варьировало очень незначительно и не зависело от направления скачка (ср. с данными, указанными в первом разделе данной главы).

Средние величины 1->и Ц (для односкачковых движений) колеблются в пределах от 68 до 74 мсек, и в среднем соот­ ветствуют результатам, полученным Гпнпенрейтср (1964) при исследовании скорости одпос-качкового движения".

перед первым скачком) ко второму скачку. Сопоставляя значения 7, и t3, легко заметить, что /3 всегда превышает I,. Трудность (а следовательно, и длительность) кор­ ректировки зависит от точности скачка. Выше указыва­ лось, что движения слева паправо точнее, чем в обрат­ ном направлении. Время подготовки к следующему скачку зависит от сложности этого скачка. Значения С и С .показывают, что движения слева направо и снизу вверх осуществляются быстрее, чем обратные. Можно предположить наличие прямой связи между длительно­ стью движения, свидетельствующей о его сложности, и длительностью подготовки к этому движению. Во вся­ ком случае, порядок распределения длительности прохо­ ждения маршрутов в зависимости от величины комло-6

6Мы подозреваем, что полученные нами колебания в большей ме­ ре отражают влияния Скачковых артефактов, чем подлинное

варьирование скорости скачка. Скачковые артефакты удли­ няют регистрируемую траекторию скачка.

77

’мента t3 (табл. I) говорит о Допустимости таких предвюложении. На первых местах по скорости прохождения оказались маршруты, сочетающие в себе движения слева направо и снизу вверх; па последних — сочетающие дви­ жения в обратных направлениях. Отсутствие значимых различий по величине Т между маршрутами 1 и 4 (остро­ угольными) обусловлено, на наш взгляд, тем, что и при одном, и при другом маршруте имеет место сочетание движений справа налево и слева направо — меняется лишь порядок этих движений.

Полученные в опытах индивидуальные различия в скорости глазодвигательных реакций не могут обсуж­ даться пз-за ограниченности статистического материала. Так, например, мужчины в среднем проходили маршрут несколько быстрее, чем женщины, однако, мы не беремся судить, скрывается ли за этим нечто большее, чем инди­ видуальные различия, хотя, по данным Гуденафа (цит. но Бойко, 1964), время сенсомоторной реакции у мужчин несколько меньше, чем у женщин.

Анализ экспериментальных данных, приведенных в настоящей главе, позволяет сделать следующие основные выводы:

1.При многократно повторяющейся смене точек фик­ сации (в условиях саккадическпх макродвижений глаз) утомляемость глазодвигательного аппарата зависит от пространственной направленности скачков: быстрее все­ го вызывают утомление наклонные скачки, медленнее — вертикальные и еще медленнее — горизонтальные.

2.Движения глаз слева направо и снизу вверх быстрее,

чем в обратном направлении. Движения слева направо точнее, чем справа налево.

3.При движении глаз по маршруту, изменяющемуся под утлом, максимальная скорость прохождения маршру­ та достигается при сочетании движений слева направо и снизу вверх; минимальная скорость — при сочетании дви­ жений справа налево и сверху вниз.

4.Движения глаз по наклонной осуществляются с меньшей точностью, чем шо горизонтали и вертикали (ис­ ключение в некоторых случаях может составлять движе­ ние по вертикали сверху вниз).

5.Взаимосвязь между величиной угла (под которым меняется маршрут) и скоростью прохождения маршрута зависит от пространственного положения угла.

78

Настоящие выводы могут быть расширены и дополне­ ны, так как использованные нами тест-объекты не охва­ тывают всех случаев пространственного положения мар­ шрутов. Так, например, могут быть дополнительно иссле­ дованы такие сочетания движений:

—слева направо — сверху вниз;

—справа налево — снизу вверх;

взаимно под прямым, острым и тупым утлом.

Кроме того, можно более детально исследовать взаимо­ связь между величиной угла и скоростью прохождения маршрута (варьируя величину угла с интервалом, допу­ стим, в 5°).

Причину выявленных нами различий в скорости про­ хождения разных маршрутов и их компонентов мы видим в двух основных факторах. К первому относится влияние навыков зрительной деятельности, приобретенных в жиз­ ненном опыте. С этой точки зрения легко объяснимы боль­ шая скорость и точность движений слева направо, обус­ ловленные, по-видимому, влиянием навыков чтения печат­ ных текстов и обзора различных пространственных композиций. В этом же плане сочетание горизонтали и вертикали является, вероятно, более привычной компози­ цией, чем сочетание горизонтали и наклонной. Ко второму фактору относится влияние биомеханических возмож­ ностей глаза, зависящих от специфики глазодвигательного мышечного аппарата.

Несмотря на фрагментарность исследованного матери­ ала, представляется возможным сделать общий вывод относительно эффективности и целесообразности окулографического анализа маршрутов обзора, складывающих­ ся в ходе практической деятельности оператора-наблюда- теля. В этом плане приведенные результаты могут послу­ жить отправной точкой при анализе фрагментов маршрута и соединений таких фрагментов (в ряде случаев допусти­ ма, вероятно, экстраполяция полученных данных на сход­ ные модификации фрагментов). Детальный окулографический анализ с использованием модели информационной панели должен проводиться в ходе проектирования и предшествовать окончательному выбору варианта компо­ зиционного решения. При этом не следует забывать, что

79