Периферийное зрение

Периферийное зрение - это способность видеть вещи, куда вы не смотрите прямо - «краем глаза». Даже у молодых людей с нормальным зрением периферическое зрение ухудшается [Johnson, 2014]. Таковы человеческие глаза: у нас есть зрение с высоким разрешением только в небольшой области в самом центре поля зрения каждого глаза - области, называемой «ямкой», которая составляет около 1% от общего поля зрения (см. Рамку «Человеческое зрение»). В основном низкое разрешение). Большая часть нашего поля зрения - остальные 99% - имеет очень низкое разрешение: мы видим мир как бы сквозь матовое стекло [Eagleman, 2011] (см. Рис. 3.3).

Рисунок 3.3. Только самый центр нашего поля зрения имеет высокое разрешение; периферия имеет низкое разрешение.

Человеческое зрение в основном с низким разрешением

Ямка - 1% вашего поля зрения в центре с высоким разрешением - мала. Чтобы увидеть, насколько она мала, вытяните руку, поднимите большой палец вверх и сосредоточьтесь на большом пальце. Ваш большой палец на расстоянии вытянутой руки примерно равен размеру вашей ямки. Остальную часть вашего поля зрения можно считать периферическим зрением со значительно более низким разрешением [Johnson, 2014].

Каким бы плохим ни было периферическое зрение у молодых людей с нормальным зрением, оно ухудшается с возрастом. Наше поле полезного зрения постепенно сужается, поэтому мы не можем уловить столько одного взгляда, как раньше [Mitzner et al., 2015]. Насколько хуже? Он варьируется, но в среднем мы теряем примерно 1–3 градуса от краев поля зрения каждые 10 лет. К 70–80 годам большинство из нас теряет 20–30 градусов по краям поля зрения. Подобно возрастной дальнозоркости, это постепенное сужение поля зрения является обычным явлением и считается нормальным.

Иногда я даже не замечаю деталей по краям экрана.

Каролина

Очевидно, что периферийное зрение необходимо для того, чтобы замечать экранный контент, на котором не сфокусирован наш взгляд. Снижение периферического зрения увеличивает вероятность того, что люди пропустят сообщения об ошибках, предупреждения или другую информацию, которая появляется не там, где они ищут [Hawthorn, 2006]. Это также снижает способность людей обнаруживать движение краями поля зрения.

Возрастное сужение периферического зрения также негативно сказывается на чтении. Когда мы читаем, наши глаза фокусируются на одной группе слов, воспринимают их, а затем перескакивают на 1 вперед на несколько слов, чтобы взять следующую группу [Johnson, 2014]. Наше периферийное зрение предварительно сканирует текст перед нашей точкой фокусировки, предоставляя нашему мозгу информацию о том, что нас ждет впереди, как далеко вперед прыгнуть, какие слова пропустить и где сделать паузу. По мере сужения периферического зрения сканирование становится менее эффективным, что замедляет наше чтение [Legge et al., 2007].

Глаукома - это заболевание, которое может вызвать внезапную и / или резкую потерю периферического зрения, иногда называемую «туннельным зрением» (см. Рис. 3.4) [Haddrill and Heiting, 2014]. Чем старше ваш возраст, тем выше риск развития глаукомы [ Национальный институт глаз (NIH), nd]. К 2020 г. он поражает менее 1% населения, или около 80 миллионов человек [Quigley, 2006].

Рисунок 3.4. CoverCA.com просматривается с периферическим зрением, уменьшенным из-за глаукомы.

Богатые Интернет-приложения

Поскольку наше периферийное зрение настроено на обнаружение движения (Faraday and Sutcliffe 1997; Peterson and Dugas, 1972), использование анимации для привлечения внимания пользователей к изменениям на странице является полезным и эффективным методом, особенно для RIA, где страница не обновлять с изменениями содержимого страницы.

Анимации и переходы также имеют эстетическую ценность, которую нельзя игнорировать. Они делают веб-приложения интерактивными и динамичными и способствуют характеристике RIA как «крутых» - атрибута, которого обычно не хватает в традиционных веб-приложениях, которые в своем визуальном дизайне ограничиваются относительно статическими изображениями и макетами.

Наше периферийное зрение плохое

Функция 1: Направляет ямку

Во-первых, периферическое зрение предоставляет сигналы с низким разрешением, чтобы направлять движения наших глаз, чтобы наша фовеа посещала все интересные и важные части нашего поля зрения. Наши глаза не сканируют окружающую среду случайным образом. Они двигаются так, чтобы сфокусировать нашу ямку на важных вещах, наиболее важных (обычно) в первую очередь. Нечеткие сигналы на окраинах нашего поля зрения предоставляют данные, которые помогают нашему мозгу планировать, куда и в каком порядке двигать глаза.

Например, когда мы сканируем этикетку лекарства на предмет даты «годен до», нечеткой капли на периферии с расплывчатой ​​формой даты достаточно, чтобы вызвать движение глаза, которое попадает в ямку, чтобы мы могли ее проверить. Если мы просматриваем овощной рынок в поисках клубники, размытое красноватое пятно на краю поля зрения привлекает наши глаза и наше внимание, даже если иногда это может оказаться редис, а не клубника. Если мы слышим поблизости рычание животного, расплывчатой ​​звероподобной формы в углу нашего глаза будет достаточно, чтобы наши глаза устремились в этом направлении, особенно если фигура движется к нам (см. Рис. 5.4).

РИСУНОК 5.4. Движущаяся фигура на краю поля зрения привлекает наш взгляд: это может быть еда или она может считать нас едой.

Как периферийное зрение направляет и усиливает центральное, фовеальное зрение, более подробно обсуждается в разделе «Визуальный поиск является линейным, если только цели не появляются на периферии» далее в этой главе.

Наше периферийное зрение плохое

Разрешение ямки по сравнению с периферией

Пространственное разрешение поля зрения человека сильно падает от центра к краям. В каждом глазу около шести миллионов колбочек сетчатки. Они расположены гораздо плотнее в центре поля зрения - небольшой области, называемой ямкой, - чем на краях сетчатки (см. Рис. 6.1). Ямка составляет только около 1% сетчатки, но зрительная кора головного мозга отводит около 50% своей площади на вход из ямки. Кроме того, клетки фовеального конуса соединяются в соотношении 1: 1 с ганглиальными нейронными клетками, которые начинают обработку и передачу зрительных данных, в то время как в другом месте сетчатки множествофоторецепторные клетки (колбочки и палочки) соединяются с каждой ганглиозной клеткой. С технической точки зрения информация от зрительной периферии сжимается (с потерей данных) перед передачей в мозг, а информация из ямки - нет. Все это вызывает наше видение , чтобы иметь много, много разрешения больше в центре нашего поля зрения , чем в других странах (Линдсей и Норман, 1972; Waloszek, 2005).

Рисунок 6.1. Распределение фоторецепторных клеток (колбочек и палочек) по сетчатке.

Линдси и Норман, 1972 год.

Чтобы представить себе, насколько мала ямка по сравнению со всем полем зрения, вытяните руку и посмотрите на большой палец. Ваш эскиз на расстоянии вытянутой руки примерно соответствует ямке (Ware, 2008). Пока ваш взгляд сосредоточен на миниатюре, все остальное в поле зрения выходит за пределы ямки сетчатки.

В ямке люди с нормальным зрением имеют очень высокое разрешение: они могут разрешить несколько тысяч точек в этой области - лучшее разрешение, чем у многих современных карманных цифровых фотоаппаратов. Сразу за фовеа разрешение уже снизилось до нескольких десятков точек на дюйм при просмотре с расстояния вытянутой руки. По краям нашего зрения «пиксели» нашей зрительной системы размером с дыню (или человеческую голову) на расстоянии вытянутой руки (см. Рис. 6.2A и B).

Рисунок 6.2. Разрешение нашего поля зрения высокое в центре, но намного ниже по краям.

(B) Изображение из Vision Research, Vol. 14 (1974), Elsevier.

Если наше периферийное зрение имеет такое низкое разрешение, можно задаться вопросом, почему мы не видим мир в виде туннельного зрения, в котором все не в фокусе, кроме того, на что мы прямо сейчас смотрим. Вместо этого нам кажется, что мы остро и ясно видим все вокруг нас. Мы испытываем эту иллюзию, потому что наши глаза движутся быстро и постоянно примерно три раза в секунду, даже когда мы этого не осознаем, фокусируя нашу фовеа на отдельных частях нашей окружающей среды. Наш мозг грубо, импрессионистично заполняет все остальное, основываясь на том, что мы знаем и ожидаем. 1 Нашему мозгу не нужно поддерживать мысленную модель окружающей среды с высоким разрешением, потому что он может приказывать глазам производить выборку и повторную выборку деталей в окружающей среде по мере необходимости (Clark, 1998).

Например, когда вы читаете эту страницу, ваши глаза бегают по сторонам, сканируют и читают. Независимо от того, где на странице сосредоточены ваши глаза, у вас создается впечатление, что вы просматриваете всю страницу текста, потому что, конечно же, вы находитесь. Но теперь представьте, что вы просматриваете эту страницу на экране компьютера, и компьютер отслеживает движения ваших глаз и знает, где находится ваша фовеа на странице. Представьте, что куда бы вы ни посмотрели, правильный текст для этого места на странице четко отображается в небольшой области, соответствующей вашей фовеа, но везде на странице компьютер показывает случайный, бессмысленный текст. По мере того, как ваша фовеа мелькает по странице, компьютер быстро обновляет каждую область, где останавливается ваша фовеа, чтобы отобразить там правильный текст, в то время как последняя позиция вашей фовеа возвращается к текстовому шуму. Поразительно, но эксперименты показали, что людине замечают этого: они не только могут нормально читать, они все еще считают, что просматривают полную страницу значимого текста (Clark, 1998).

С этим связан тот факт, что центр нашего поля зрения - ямка и небольшая область, непосредственно окружающая ее, - это единственная часть нашего поля зрения, которая может читать. Остальная часть нашего поля зрения не может читать. На самом деле это означает, что нейронные сети, начинающиеся в ямке, проходящие через зрительный нерв в зрительную кору, а затем распространяющиеся на различные части нашего мозга, были обучены читать, но нейронные сети, начинающиеся в другом месте нашей сетчатки, не могут читать. Весь текст, который мы читаем, попадает в нашу зрительную систему после сканирования центральной областью, а это означает, что чтение требует большого движения глаз. Конечно, основываясь на том, что мы уже прочитали, и на нашем знании мира, наш мозг может иногда предсказать текст, который фовеа еще не прочитал (или его значение), что позволяет нам пропустить его чтение.но это отличается от чтения.

Тот факт, что клетки колбочек сетчатки плотно распределены в ямке и около нее, а также редко по периферии сетчатки, влияет не только на пространственное разрешение, но и на цветовое разрешение. Мы можем лучше различать цвета в центре поля зрения, чем по краям.

Еще один интересный факт о нашем поле зрения состоит в том, что в нем есть промежуток - небольшая область, в которой мы ничего не видим. Разрыв соответствует тому месту на нашей сетчатке, где зрительный нерв и кровеносные сосуды выходят из задней части глаза (см. Рис. 6.1 выше). В этом месте нет ретинальных палочек или колбочек, поэтому, когда изображение объекта в нашем поле зрения попадает на эту часть сетчатки, мы его не видим. Обычно мы не замечаем эту дыру в нашем видении, потому что наш мозг заполняет ее окружающим контентом, как художник-график, использующий Photoshop, чтобы заполнить пятно на фотографии, скопировав соседние пиксели фона.

Иногда люди попадают в слепое пятно, когда смотрят на звезды. Когда вы смотрите на одну звезду, ближайшая звезда может ненадолго исчезнуть в слепой зоне, пока вы не переместите взгляд. Вы также можете заметить разрыв, попробовав упражнение на рис. 6.3. У некоторых людей есть другие пробелы, возникающие из-за несовершенства сетчатки, повреждения сетчатки или мозговых инсультов, влияющих на зрительную кору, но щель зрительного нерва - это несовершенство, которое разделяют все.

Рисунок 6.3. Чтобы «увидеть» просвет сетчатки, закройте левый глаз, поднесите книгу к лицу и сфокусируйте правый глаз на +. Медленно отодвиньте книгу от себя, сосредотачиваясь на плюсе. В какой-то момент @ исчезнет.