Файл: Митькин А.А. Электроокулография в инженерно-психологических исследованиях.pdf

отображения информации далеко не безразлично (учиты­ вая биомеханику глаз), какого порядка придерживается оператор, обозревая информативные элементы. На рис. 15 показаны простейшие схемы оценки (с указанных пози­ ций) трех компоновочных вариантов. Под схематическим изображением «абстрактного» блока индикаторов может практически подразумеваться цифровое табло, матрица с символами, приборная панель и т. и. Стрелками показана (схема обзора информативных (в данной ситуации и при

Рис. 15. Схема организации маршрутов обзора средств отображе­ ния информации (пояснения в тексте)

решении данной задачи) элементов. Принимая во внима­ ние общие итоги описанных выше экспериментов, есть основание полагать, что вариант «а» предпочтительней, чем вариант «б», так как в первом из них отсутствуют наклонные движения глаз. Если нельзя исключить на­ клонные скачки, то вариант «в» имеет некоторые преиму­ щества перед вариантом «б», так как движения по на­ клонной в варианте «в» сопряжены с меньшей «биомеха­ нической нагрузкой», чем в варианте «б» (см. рис. 14).

Приведенные соображения нельзя, разумеется, расце­ нивать как рекомендации, пригодные «для всех случаев жизни» — они должны рассматриваться лишь как приме­ ры принципиального подхода к решению аналогичных практических задач. От «догматического» использования рекомендаций Такого типа должен предостеречь хотя бы тот факт, что слишком монотонные движения, даже если они составлены из «оптимальных» элементов, скорее при­ водят к утомлению, чем движения «неоптимальные», но разнообразные.

Сравнительная узость решенной в этом исследовании задачи также предостерегает нас от преждевременных обобщений. Нам представляется, что перспективным про­ должением описанной здесь работы мог бы стать анализ,

3* 67

направленный на выявление корреляции между амплиту­ дой глазных скачков, их ритмом и утомляемостью глазо­ двигательного аппарата. Проводя еще раз аналогию меж­ ду биомеханикой руки и биомеханикой глаза, следует ука­ зать, что современная физиология труда располагает обширными данными, позволяющими взаимоувязать кри­ вую утомления (прп выполнении ручных операций) с ве­ личиной прилагаемого усилия и ритмом рабочих движе­ ний. Установление аналогичных корреляции в моторике глаз и их практическое использование будет способство­ вать решению одной из центральных задач инженерной психологии — оптимизации условий зрительной деятель­ ности оператора, обслуживающего автоматизированные и иолуавтоматизированные системы.

Особенности биомеханики глаз при изменении маршрута движения взора

В практической зрительной деятельности оператора любой маршрут обзора двухмерного информационного ус­ тройства представляет собой ломаную линию более пли мепее сложной конфигурации. Поэтому при оценке мар­ шрута обзора в целом необходимо учитывать ие только про­ странственную направленность отдельных глазных скач­ ков, но и особенность их сопряжения. Иными словами, не­ обходим анализ элементов сопряжения. Такая задача и была поставлена ламп в приведенном ниже исследовании. Специфика выбранных для тест-объектов маршрутов в данном случае заключается в том, что при прохождении их глаза должны былп один раз изменить направление движения. При этом угол, иод которым менялось направ­ ление движения, различен для разных маршрутов. Коли­ чество исследованных маршрутов очень ограничено, вы­ бранные маршруты следует рассматривать как элементы,

из которых могут быть составлены значительно более сложные маршруты обзора.

Крэйг экспериментальным путем установил, что прп изменении па правления движения руки скорость движе­ ния зависит от величины угла: движение под прямым углом осуществляется значительно быстрее, чем под тупым (см. 3. Гератеволъ. Психология человека в самолете. Л., 1956). При организации данного исследования ставилась задача выяснить присущи ли аналогичные (или какие-

68

Рис. 16. Шесть вариантов маршрута обзора и диаграмма, показы­ вающая изменение времени прохождения маршрутов (цифры озна­ чают время в м с е к ; нумерация в тексте — слева направо)

либо иные) закономерности моторике глаз. Проведение такого рода параллели представляется нам вполне право­ мерным, так как исследованиями Зинченко и Ломова (1960) установлен ряд закономерностей, свойственных как моторике руки, так и моторике глаза.

В нашем исследовании применялись шесть вариантов тест-объекта, соответствующие шести различным маршру­ там Движения (рис. 16). Различие между маршрутами оп­ ределялось величиной угла (острый, прямой, тупой) и его пространственным положением. В трех первых вариантах маршрут начинался в правой крайней точке (в начале го­ ризонтальной стороны) и заканчивался в крайней ниж­ ней точке. В трех последних вариантах маршрут начинал­ ся в левой крайней точке и заканчивался в крайней верх­ ней точке. Таким образом, наряду с изменением величи­ ны угла варьировало также направление глазных скачков по сторонам угла: в одних случаях — слева направо и сни­ зу вверх; в других — справа налево и сверху вниз. В даль­ нейшем для краткости каждый маршрут будет обозначать­ ся порядковым номером от 1 до 6 (см. рис. 16).

Маршруты были нанесены черной тушью (толщина линии — 10 мм) на листы ватмана, укрепленные на вер-

69

тнкальной стоике на расстоянии 1 м от глаз испытуемого. Угловые размеры каждой стороны угла составляли 20°. Острый угол был равен 30°, а тупой— 150°. Такая величи­ на углов была выбрана с тем, чтобы подчеркнуть «ост­ рый» или «тупой» характер угла. Вершина угла во всех вариантах совпадала с осью зрения испытуемого. По-вп- дпмому, постоянное центральное положение вершины угла составляет для данного эксперимента необходимое и един­ ственно возможное условие, так как изменение простран­ ственного расположения маршрутов (относительно осп зрения) будет само по себе влиять па биомеханику глаз.

Для точной локализации исходной точки обзора в на­ чале маршрута помещалась фиксационная неоновая лам­ почка (было предусмотрено два положения лампочки — левое и правое — в зависимости от того, с какой стороны начинался маршрут). Эта же лампочка использовалась как сигнальный раздражитель, прекращение которого служило для испытуемого сигналом к началу прохождения марш­ рута. Как известно, современная психофизиология при исследовании скорости реакции ие делает принципиаль­ ного различия между началом и прекращением раздражи­ теля. В этой связи Бойко указывает, что «конечный мо­ мент раздражителя нужно считать таким же положитель­ ным раздражителем, как и его появление» 2. При сопоста­ влении времени реакции на начало и прекращение свето­ вого раздражителя один исследователи ие обнаружили ни­ каких различий, другие — получили меньшее время реак­ ции на прекращение раздражителя (там ж е).

В наших экспериментах принимали участие 6 испыту­ емых (трое мужчин и трп женщины) в возрасте от 20 до 35 лет с нормальным зрением. Чтобы исключить влияние тренировки в ходе опыта на конечный суммарный ре­ зультат, испытуемые были разбиты на две группы: поря­ док предъявления вариантов тест-объекта для второй группы был противоположным по отношению к первой группе (т. е. для первой группы —1, 2, 3, 4, 5, б, а для второй — 6, 5, 4, 3, 2, 1).

Опыты проводились в затемненной комнате. Тестобъект освещался сзади отраженным рассеянным светом, дающим равномерную освещенность его поверхности. Не­ большой уровень освещенности (10 л) обеспечивал доста­

2 Е . И. В о й к о . Время реакции человека. М., 1964, стр, 247.

70

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