工程心理学 第3章

工程心理学航空航天学院傅山第三章知觉和显示空间中的注意主要内容3.1概述3.2选择性注意3.3平行加工和分散注意3.4听觉通道中的注意3.1概述在人的信息加工过程中，人类的注意限制是最难克服的瓶颈。这些很明显的注意失败的例子能用以下三类比较正式的术语予以描述：1、选择性注意L-1011,19772、集中注意繁忙显示中定位关键信息3、分散注意3.2选择性注意视觉取样•视觉取样指的是操作这搜寻信息、寻找目标的过程。•虽然即使凝视的方向没有变化，选择性注意也能发生，但是在绝大多数情况下，我们的凝视受到我们意向的驱动。视觉取样：首先，视野中只有一小块区域能知觉到细节。为了能“细看”视觉对象，将对象保持在中心视觉区内，眼球要进行两种不同的运动：1、跟踪运动：眼睛跟着一个目标在视野中移动；2、扫视运动：从视野的一个注意点跳到另一个注意点，不连续的快速运动。扫视运动有时能和追踪运动相互叠加。视觉取样中，扫视行为有跳动和固视两种。1、跳动：视觉系统压制了视觉输入，所以，仅仅只在固视的过程中，显示信息才能被恰当的加工。2、固视：特征有定位（固视中心）、一个有用的视觉区域（信息提取的中心位置和直径范围）和停驻时间（眼睛在那个位置的保持时间）。视觉取样行为的应用背景：1、监督控制：操作这扫视复杂的显示系统（飞机驾驶舱的显示系统），通过固视将注意力分配到作为信息源的各个仪表。2、目标搜索：操作者扫视视觉世界的区域，寻找一些未知位置的信息。如搜索和营救坠落的飞机监督控制中，目标位置已知，目标搜索中，观察者必须发现位置定位以及不知是否存在的目标。监督控制取样选择性注意的最优化1、指导取样的心理模型2、调整事件率-惰性β值3、受设置影响的取样4、记忆不完善；取样不完整5、预习帮助6、加工策略-认知隧道目标搜索中的眼动环境期望像监督/控制扫视一样，与目标可能发现的位置期望有关的认知因素在某种程度上驱使着对目标的搜索。操作者更容易首先而且经常固视这些可能的位置。这种信息搜索的扫视行为的特征已经被用来解释新手与专家的差异。飞机姿态改变时，先看哪一个？视觉扫视中，信息作用也常常用来解释我们是如何扫视图片的，人们倾向于注视那些包含着最多信息的区域。此外，对同一张图片扫视路径的变化依赖于观察者期望提取的信息的内容我们现在在哪儿？显示因素和显著性除了目标定位期望指导的搜索事实之外，还因为视觉搜索行为经常有认知因素内部驱动的，所以没有统一的显示扫视的模式。容易吸引视觉注意力的特征有：大的、亮的、彩色的、变化的。这种变化能用于视觉警告的定位，但有可能印象决策。视觉搜索也容易被一些独特刺激所捕获。搜索行为有时候受到显示中的物理位置的引导。显示驱动和概念驱动加工显示驱动和概念驱动策略之间通常存在着交叉作用。搜索覆盖率和有用的视觉区域有用的视觉域（usefulfieldofviewUFOV）：视觉固视能覆盖的视觉区域。固视停留“浏览停留”用于确认可能包含目标的区域，“检查停留”用于检测包含目标的区域细节结论1、扫视中存在这内部期望，是它驱动了选择性注意；2、扫视研究对工程心理学最大的用途可能就是诊断方面视觉搜索模型找到一个目标需要花费多少时间？一个目标被检测到的概率？一个典型的实验搜索任务刺激任务1白色X的存在2大T的存在3黑色目标的存在结论1、在任务1和2实验情形中，被搜索的元素的数量对搜索事件又显著的影响；2、如果目标是被某个显著维度的某个水平确定时，就会出现于第一个结论提到的序列搜索不同的情况；3、当目标项与干扰项难以区别时，操作这更可能采用序列搜索；4、当目标项定义为具体某一特征而不是缺少某一特征时，也会出现于序列搜索不同的情况5、搜索的元素在空间上是否接近，对扫描没有多大的关系6、搜索击中不同目标中的任意一种通常要比只搜索一种目标要慢7、目标搜索的深入的练习有时可以使操作进入自动化的水平应用：符号编码结构化搜索基本点结构化搜索与自由搜索的不同之处在于显示中存在导向搜索的信息应用：菜单线性视觉搜索模型可以作为一个有用的工具，用来帮助菜单设计这设计一种搜索目标项目平均时间最小的菜单指引注意随着提示和目标几次出现的时间间距（SOA）的增加，目标检测变得更为准确我们应区分两种情况，一种采用的是外周线索（线索在目标位置，但一般在中央视野外），另一种线索在中央视野，但是以某种方式来表示目标的位置。从设计的观点看，如果线索不是到最后时刻才出现，则外周线索更有效，但是由于中央线索对指导性注意的效果持续时间长，因此从另一方面讲，中央线索更为有效显然，线索能指导注意的焦点，注意移动时，在两个显示中间的元素可能不会被注意到如果线索不是绝对有效的目标，正如经常发生在操作性环境中的那样，就会产生一种损益的关系。深度注意（depth）•线索在它的深度上产生一个焦点。•当目标与背景深度有差异时，搜索时间就比较短•干扰刺激通常会使搜索变慢，但当干扰刺激和目标的深度不同是则不会减慢搜索。应用•线索在很多情景中对指导注意有很大的效果，但人们有时倾向于不加区别的相信和跟随线索•除了线索，也可以通过一个复杂的显示中凸显一组选定的项目来指导注意。•但是通常很难保证凸显的项目都是相关的，而不凸显的项目都是不相关的。3.3平行加工和分散注意前注意加工和知觉组织多元素的视觉加工存在两个阶段：1、一个自动化的前注意阶段把视觉世界组织成物体或是一类物体；2、然后由选择性注意对前注意阵列中的某一对象进行进一步的加工。分辨图形和背景是前注意的，类似物体的分组也是前注意的。前注意中的项目进行组织的一些基本原则：接近、相似、共同意义、流场连续、封闭按照这些原则组织起来的显示具有较高的冗余度——通过一个项目的位置知识，准确猜测其他项目的位置•在缺乏组织的情况下就不会发生这种关联•基于信息加工理论的对显示组织进行关联度测量测量的方法。FTFFFFFFFFFFFFFFTTTTTTTTTTTTTT整体与部分知觉TTTTTTTTTTTTT整体与部分知觉LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT整体与部分知觉因为一个有组织的显示的所有项目只有在同时加工时才能表现出组织的信息，这种平行加工优势被叫做全局或整体加工。这不同于显示中单个对象的部分加工。WithoutextensionlineWithextensionline由于全局或整体加工倾向于前注意和自动化，当操作者处理一个多元素的显示时，它可以减少对注意的要求。但是，这种减少只在两种条件下会被意识到：首先，必须运用建立在信息理论上的格式塔原理来组合或制造突显特征；其次，显示板上的不同元素由于空间接近而造成的组织必须与任务相匹配。空间接近性叠加视景：平视显示以往讨论表明，空间上的接近性或封闭性也能导致平行加工（并且使得注意分散）。如开车时无法同时注意马路和仪表，如果能把速度表叠加到所观察到的马路景象上，那么，应该能促使注意的分散或进行两个通道的加工。虽然空间上的接近能造成平行加工，但这也不是必然的。•HUD的设计是用来确保飞行员在诶有进行视觉扫描的情况下能够同时加工飞机内外的信息。•试验中发现：飞行员会以不同的注意通道来处理两个信息源，并会逐渐完全注意平视显示中显示的设备信息忽略飞机外面的关键信息。•威肯斯和郎用飞行员作被试的研究中发现，当飞机正在穿越跑道时，采用平视显示比采用下视显示更容易出现无法察觉信息的问题。•其他一些研究发现在呈现同样信息时，平视显示要优于下视显示。视觉混淆、冲突和集中注意•空间上闭合和接近性有时会导致成功的分散注意•当需要即刻集中注意的项目以及不需要集中注意的项目同时呈现时却会产生混淆•在视觉扫描中，空间密度对视觉搜索时间没有显著影响；•当要求被试监视几个显示指示器，结果发现预测绩效最关键的变量是有关指示器与无关指示器在空间上的分散程度，而不是有关指示器本身有关信息的空间离散程度•信号定位并作出反应的能力会直接地受到视野内相邻的其余无关信息的抑制；•在空间上临近的目标对于加工资源的竞争导致了注意不能很好的集中基于目标的接近性•如果在一个控件方位上不同信息来源表征了不同的单个刺激目标的属性，那么，反应冲突的冗余增益效应应该会变得更大•Stroop效应表明，单个对象刺激的多个维度可能会被平行加工。红蓝红蓝红蓝基于对象加工的应用定义的对象应具有三个特征：1、闭合的轮廓或各部分间的联通性；2、各部分的运动的不变性；3、熟识性在一下情况讨论对象特征的有点：1、使用正形投影把显示对象映射到现实生活中的事物；2、与对象显示构建有关，也即是把多个信息源编码为一个单独对象的刺激维度正形投影和延伸显示使用正形投影时的两个成分叠加在一起，帮助飞行员在显示与实际显示之间实现分配注意，使显示目标与实际目标相对应，降低搜索的误差目标显示设计者还运用目标特征平行加工的规律，设计了多维目标的显示。HUDinB787接近兼容性原则1、通过构建形成突显特征；2、通过空间接近性3、通过目标整合兼容性原则的总结：1、如果一个任务需要高加工接近性，就需要有高显示接近性；2、如果一个任务需要低加工接近性，就需要有低显示接近性信息源整合：•把各种信息源设置在一起，构建一个类目标•通过配置产生突显特征来表征这些信息源（当一个任务需要集中注意到某个维度时，恰恰是有利于整合的）突显特征会使集中注意更加困难，就像空间闭合性会由于干扰注意集中而产生混乱一样。突显特征并不只是通过目标显示来实现。运动的多种显示元素在位置上彼此靠近，为它们提供一个共同的表征（比如颜色或格式），或者把他们整合为一个单独物体的不同维度会产生如下效果：1、通过把两个维度的信息移到视网膜中央视野中，接近性原则就能提高并行加工的可能性；2、如果显示维度相同，空间接近性和目标行都能产生有用的突显特征3、由目标性提高的接近性原则会产生意料不到的混乱或反应冲突颜色编码1、彩色从黑白背景中突显出来2、一定的颜色编码在总体中具有既定的符号意义3、颜色编码可以把空间上彼此独立的元素联系、整合起来4、颜色如果作为形状、大小和位置的冗余编码可以使颜色编码的自动性得到加强注意在系统设计中加上一些细微的限制也很重要：1、就像其他的感觉连续体一样，颜色在绝对判断方面是有限度的；2、颜色并不被自然定义为有序的连续体；3、如果颜色编码方案把一个颜色与一种冲突的意思联系起来，总体定型就会导致一种糟糕的设计4、由于颜色编码是自动加工的，不相关的颜色编码可能导致错乱3.4听觉中的注意听觉注意与视觉注意之间存在这以下两个方面的不同：1、听觉器官可以从不同方向接受输入信号，因为它没有类似于视觉扫视这样的机制来作为选择性注意的牵引；2、大多数的听觉输入是短暂的，大多数的视觉输入是持久的听觉的分散注意•未知注意的听觉通道输入的信息在前注意听觉短时记忆中存储时间为3-6秒。•即使缺少有意识的注意转移，未加注意通道的信息也可以与长时间记忆建立联系•在未加注意的通道中，呈现的听觉信息会在呈现后几秒钟出现暂时性抑制，这是“负启动”现象。听觉的集中注意•在视觉中，我们看到采用空间接近性来促进平行加工是一把双刃剑，因为它会干扰集中注意的能力，听觉状态下也是如此。•我们能够从相近位置的声音来源选择我们需要注意的听觉信息•我们可以通过眼动定位使自己的视觉系统选择性的注意当前位置上的信息而忽略其他的信息源•听觉信息在音调、位置、声音强度和语义内容等维度上彼此区分。•两则听觉信息在某一维度上的差异程度越大并且不同维度的数目越多，我们就越容易击中注意与其中一个声音信息而忽略另外一个。•当一个信息被忽略掉时，它的知觉在随后的一个短暂的时间里会受到抑制。最后，通过听觉线索，听觉注意可以转移到某一个特定的位置上。实际的应用•设计者可以利用操作这上下文相关材料的倾向性来设计低强度的告警•为了让不同听觉通道能够被区分和辨认，我们必须决定听觉显示的特征加以更多的关注；•采用空间听觉去帮助飞行员分辨环境中的感兴趣目标跨通道注意•好处：通过多个通道，对目标进行冗余编码能加快加工•通常，当视觉输入与其他通道输入有冲突时，就会导致“视觉优势”现象