Энциклопедия

В эксперименте осуществляется попытка применения системы ай-трекинга для выявления связи между восприятием фрагмента городской среды и яркостными характеристиками объектов при искусственном и естественном освещении.

Исследования последовательности и направления человеческого взгляда при восприятии объектов при естественном свете и картин разных художников проводились Колерсом П., Ярбусом А.Л., Розиным В.М., Филином В.А. [1-4]. Подобное исследование искусственного света с помощью метода eye tracking проводится впервые.   

Eye tracking (далее «ай-трекинг») – это процесс измерений направления, продолжительности  и других параметров человеческого взгляда, в частности восприятие конкретной фотографии или видео отдельно выбранным пользователем. Программно-аппаратный комплекс ай-трекинг представлен в виде настольного компьютера с инфракрасной камерой и программным обеспечением, которое идентифицирует особенности глаза [5]. В рамках рассмотрения конкретных фотографий в методологии ай-трекинг существует несколько типов данных: запись движения взгляда (gaze tracking) и мыши пользователя, тепловые карты, туманная маска (shadow mask). В процессе осмотра объектов на экране монитора испытуемые делают неосознанные «ощупывание»  и осознанные (целенаправленные) фиксации глаза на многих объектах. В данном исследовании приведены результаты метода такие как:  запись движения взгляда (фото 1), временная статистика (фото 2).

Фото 1 - Запись движения взгляда

Фото 2 - Временная статистика для объектов ансамбля в соответствии со схемой областей (фото 3)

Запись движения взгляда позволяет зафиксировать точки и последовательность восприятия.  При анализе данных фотография делится по областям (фото 3), по которым программа вычисляет временную статистику и формирует цветовые графики (каждому цвету соответствует выделенная область). В работе анализируется статистика времени до первой фиксации взгляда – первичное восприятия выделенной области; продолжительность первой фиксации – как долго испытуемый смотрел при первой фиксации; общая продолжительность фиксации – общее количество времени просмотра выделенной области.

Фото 3 - Схемы областей

Задачи исследования авторы поставили следующие:

• Выяснить в процессе эксперимента, как испытуемый воспринимает одно и тоже пространство при искусственном  и естественном свете;
• Выяснить в процессе эксперимента, являются ли здания с завышенной яркостью акцентными для первой фиксации глаза;
• Выяснить в процессе эксперимента, будут ли на здания с доминирующей яркостью продолжительнее всего смотреть.

В качестве фрагмента городской среды была выбрана линейная горизонтально вытянутая силуэтная композиция Адмиралтейской набережной города Санкт-Петербурга с явным доминантным зданием Исаакиевского собора в центре (ансамблевое восприятие). Распределение  внимания оценивалось для четырех объектов: здания  Адмиралтейства, Исаакиевского собора и здания Сената и Синода, а также Александровского сада.

Для сравнения восприятия фрагментов городской среды брались фото фрагмента при естественном и искусственном свете. Участникам показывались дневное (фото 4) и ночное фото (фото 5) фрагмента городской среды (предъявляемые испытуемым изображения не имели схемы разбивки по областям). В эксперименте участвовало 12 человек в возрасте от 20-40 лет. Исследование проводилось при поддержке лаборатории ITMO HCI Lab и ее сотрудников Е.С. Гордеевой, Е.В. Веселовой.

Фото 4 - Дневной вид

Фото 5 - Ночной вид

Значения временных характеристик представлены в Таблице 1.

Таблица 1 - Временные характеристики.

Далее каждая характеристика была взята в процентном соотношении, относительно аналогичного значения для дневной фотографии. Результаты изменения характеристик приведены в Таблице 2.

Таблица 2 - Отклонение временных характеристик от дневных показателей.

При рассмотрении параметров времени до первой фиксации и ее продолжительности, видно, что последовательность восприятия объектов идентична для ночного и дневного восприятия.

При восприятии дневной фотографии наблюдается более продолжительная по времени общая фиксация взгляда на деревьях Александровского сада и здании Исаакиевского собора, что можно объяснить центральным расположением и сложной пластической структурой объектов. Симметрично расположенные здания Адмиралтейства и Сената и Синода имеют разные художественные решения фасадов, что также отражается на продолжительности восприятия - более сложное решение фасада Адмиралтейства воспринимается длительней. 

Для ночной фотографии наблюдается уменьшение общей продолжительности восприятия Исаакиевского собора и увеличение внимания к зданиям Адмиралтейства и Сената и Синода. Здание Адмиралтейства хуже освещено, здание Сената и Синода имеет завышенные яркости, в том и в другом случае плохо распознаются детали зданий, что возможно влияет на прирост внимания, т.к требует более длительного времени при рассмотрении фасадов. 

На основе эксперимента сделаны следующие выводы:

• Предложенный метод позволяет оценивать комплексное освещение фрагментов городской среды;
• Испытуемые воспринимают одно и то же пространство при естественном и искусственном свете по-разному. При искусственном свете наблюдаются изменения в зависимости от качества освещаемых объектов;
• Здания с завышенной яркостью не являются акцентными для первой фиксации глаза;
• На здания с повышенной яркостью смотрят более продолжительное время, но есть предположения, что это связано с трудной различимостью элементов  здания, а не с самой яркостью.

Данное изучение отслеживания направления, продолжительности  и других параметров человеческого взгляда охватывает лишь небольшую часть возможности метода исследования ай-трекинг, в дальнейшем планируется рассмотреть возможности создания сценариев освещения, психологическое и физиологическое восприятие разных параметров и значений искусственного света, художественную роль средств искусственного освещения при формировании световых решений городских пространств.

Литература:

• Колерс П.А. Распознавание образов. М., 1970
• Ярбус А.Л. Роль движения глаз в процессе зрения, М., 1965
• Розин В.М. Визуальная культура и восприятие. Как человек видит и воспринимает мир. М.,2008
• Филин В.А. Видеоэкология, М.1997
• Макарчук И.В. Решение задачи выявления незамеченных пользователями объектов в методологии eye tracking. www.jurnal.org

Быстрянцева Н.В. архитектор, соиск. кафедры «Дизайн архитектурной среды» МАРХИ, ассистент каф. ТТОЭ, Университет ИТМО.

Матвеев Н.В. к.т.н., доцент каф. ТТОЭ, Университет ИТМО.

Источник: Журнал "Светотехника", №4, 2014.