01.Zmogus

P. Kasparaitis. Žmogaus-kompiuterio sąveika. Žmogus 2011 01 13

1

Žmogus Įvadas

Klabant apie žmogaus-kompiuterio sąveiką, centrinė figūra yra žmogus. Kompiuterinės sistemos kuriamos būtent tam, kad padėtų žmogui. Taigi reikia žinoti žmogaus galimybes ir ribas, kokie dalykai žmogui yra sudėtingi, o kokie iš viso neįmanomi. Šiame skyriuje aptarsime žmogaus sensorinę ir motorinę sistemas, atmintį ir mąstymą. Sensorinę sistemą sudaro penki pagrindiniai pojūčiai: regėjimas, klausa, lytėjimas, skonis ir uoslė. Daugiausiai dėmesio skirsime regėjimui.

Regėjimas

Regėjimas žmogui yra pagrindinis informacijos apie išorinį pasaulį šaltinis. Vaizdo suvokimą galima grubiai išskaidyti į dvi fazes: fizinį stimulų priėmimą ir jų apdorojimą bei interpretavimą. Žmogaus regėjimo sistemos fizinės savybės riboja jos galimybes, tačiau dalį trūkstamos informacijos žmogus gali atkurti naudodamas interpretavimo gebėjimus.

Akies sandara

Žmogaus regėjimo sistema naudoja šviesą. Šviesa, atsispindėjusi nuo įvairių realaus pasaulio objektų, patenka į žmogaus akį. Akies sandara pavaizduota 1 pav.

1 pav. Akies sandara. Ragena ir lęšis sudaro akies optinę dalį, kuri fokusuoja vaizdą į tinklainę.

Tinklainė yra padengta šviesai jautriomis ląstelėmis (receptoriais). Yra dviejų tipų receptoriai – lazdelės ir kolbelės. Akyje yra 75-150 milijonų lazdelių. Lazdelės dengia didžiąją tinklainės dalį, prie vieno nervo jos jungiasi po kelias (vidutiniškai po 10), todėl nelabai skirtos smulkioms detalėms įžiūrėti. Lazdelės suformuoja viso regėjimo lauko bendrą vaizdą, jos reaguoja ir į mažo intensyvumo šviesą, todėl naudojamos matymui prietemoje. Lazdelės nedalyvauja suvokiant spalvas, todėl prietemoje daiktai atrodo bespalviai. Toks regėjimas vadinamas skotopiniu.

Akyje yra ir 6-7 milijonai kolbelių, kurių didžioji dalis susikaupusi tinklainėje priešais lęšį, taip vadinamoje geltonojoje dėmėje. Pats didžiausias kolbelių tankis (apie 150000 kvadratiniame milimetre arba beveik 400 milimetre) yra centrinėje maždaug 1,5 mm skersmens geltonosios dėmės srityje. Kolbelės leidžia žmogui


2

įžiūrėti smulkias detales, nes kiekviena kolbelė prisijungusi prie atskiro nervo. Akies raumenys sukioja akį taip, kad dominantis objektas būtų fokusuojamas į geltonąją dėmę. Kolbelės skirtos matyti esant ryškiai šviesai, jos dalyvauja suvokiant spalvas. Toks regėjimas vadinamas fotopiniu.

Tinklainėje yra dar dviejų tipų specializuotų nervų ląstelių: X-ląstelių, kurios išsidėsčiusios geltonojoje dėmėje ir atsakingos už ankstyvą pavyzdžių atpažinimą, ir Y-ląstelių, kurios išsidėsčiusios po visą tinklainę ir atsakingos už ankstyvą judesio aptikimą.

Dydžio ir atstumo suvokimas

Lęšis gali truputį keisti savo formą ir tokiu būdu sufokusuoti į tinklainę įvairiu atstumu esančius daiktus (žr. 2 pav.). Kampas tarp tiesių, išvestų nuo matomo objekto apačios ir viršaus link akies, vadinamas regėjimo kampu, kuris matuojamas laipsniais (minutėmis ir sekundėmis). Regėjimo kampas priklauso nuo atstumo iki objekto ir nuo objekto dydžio. Jei du objektai yra vienodu atstumu, tai didesnis regėjimo kampas bus didesnio objekto, o jei du objektai vienodo dydžio, tai didesnis regėjimo kampas bus artimesnio objekto.

2 pav. Vaizdo fokusavimas tinklainėje. Žmogus gali įžiūrėti tik tuos objektus, kurių regėjimo kampas ne pernelyg

mažas. Atstumas tarp tinklainės ir lęšio optinio centro lygus maždaug 17 mm, kaip pavaizduota 2 pav. Remiantis 2 pav. galima apskaičiuoti, į kokio dydžio sritį sufokusuojamas tam tikras objektas. Pvz., jei L=170 m, o H=10 m, tai iš proporcijos 10/170=h/17 gausime, kad 10 m aukščio objektas bus sufokusuotas į 1 mm. Jei laikysime, kad žmogus gali įžiūrėti taškus, kurie sufokusuojami į sritį, ne mažesnę už vieną receptorių, tai galime apskaičiuoti, kokio dydžio taškus iš kokio atstumo galime įžiūrėti. Pvz., iš 50 cm atstumo galime įžiūrėti 0,076 mm dydžio taškus arba maždaug 13 taškų milimetre.

Ar regėjimo kampas įtakoja suvokiamą objekto dydį? Tolstant objektui, jo regėjimo kampas mažėja, todėl galima tikėtis, kad objektas atrodys mažesnis. Iš tikrųjų objekto dydžio suvokimas kintant regėjimo kampui nekinta. Taigi dydžio suvokimas remiasi ne regėjimo kampu, o kitais faktoriais, vienas iš jų – atstumo (gylio) suvokimas. Jei vienas objektas užstoja kitą, galima manyti, kad pirmasis yra arčiau. Jei žmogus žino, kokio dydžio paprastai būna tam tikras objektas (pvz., žmogus, butelis, medis), tai apie atstumą iki jo sprendžia pagal jo dydį.

Ryškumo suvokimas

Žmogaus rega sugeba adaptuotis prie milžiniško ryškumų diapazono (1010 eilės) – nuo skotopinio regėjimo apatinės ribos iki akinančios šviesos. Eksperimentais įrodyta, kad žmogaus subjektyvus ryškumo suvokimas yra logaritminė funkcija nuo


3

fizikinio šviesos ryškumo (pvz., skirtumas tarp 50 W ir 100 W elektros lempučių atrodo didesnis nei tarp 100 W ir 150 W). Tačiau svarbu žinoti, kad žmogaus rega nesugeba vienu metu apimti visą ryškumų diapazoną, vienu metu apimamas tik siauras diapazonas (žym. [Bb, Ba]), kurio viršutinę ribą Ba (vad. adaptacijos lygiu) nusako regėjimo lauke esantis ryškiausias objektas. Visi objektai, kurių ryškumas yra mažesnis už apatinę ribą Bb, atrodo juodi. Atsiradus regėjimo lauke ryškesniam objektui, viršutinė riba pasislenka į viršų (maždaug per 0,2 sekundės), atitinkamai į viršų pasislenka ir apatinė riba, todėl kai kurie objektai gali tapti juodi. Ryškumui sumažėjus ribos atitinkamai slenka žemyn, tik adaptacija prie tamsos užtrunka žymiai ilgiau, iki 10-15 minučių.

Taip pat domina ir regos sugebėjimas atskirti ryškumo pakitimus esant tam tikram adaptacijos lygiui. Eksperimentas galėtų būti toks: ant fono, kurio ryškumas I, uždedame sritį, kurios ryškumas ∆I. Jei dydis ∆I mažas, nieko nepastebėsime, tačiau padidinus iki tam tikros ribos pastebėsime ryškumo pakitimą. Santykis ∆I/I nusako kontrastinį jautrumą, mažos reikšmės reiškia didelį jautrumą ir atvirkščiai. Esant mažam ryškumui, kontrastinis jautrumas taip pat mažas.

Žmogaus subjektyvus ryškumo suvokimas nėra paprasta fizikinio ryškumo funkcija. Tai iliustruosime dviem pavyzdžiais. Pirmiausia tarkime, kad turime aibę skirtingo ryškumo sričių, kurių viduje ryškumas yra pastovus. Žmogui ryškumo skirtumai ties sričių ribomis atrodo didesni, nei yra iš tikrųjų (žr. 3 pav.).

3 pav. Ryškumų skirtumo padidėjimas ties sričių riba.

4 pav. Ryškumo suvokimo priklausomybė nuo fono.


4

Antras pavyzdys: tarkime, kad turime vienodo ryškumo kvadratus skirtingo ryškumo fone. Šviesesniame fone esantis kvadratas atrodys tamsesnis (žr. 4 pav.).

Žmogaus regėjimo aštrumas didėja didėjant apšvietimui, todėl gali kilti noras naudoti šviesesnius monitorius. Tačiau didėjant šviesumui didėja ir mirgėjimas, kurį sukelia 50 Hz dažniu kintanti įtampa. Be to, mirgėjimą labiau jaučia periferinė rega, todėl didesnių ekranų naudojimas taip pat padidina mirgėjimo pojūtį.

Žmogaus regos galimybės ir ribotumai

Jau minėjome kai kurias žmogaus regėjimo savybes, pvz., objekto dydžio pastovumą. Galimybė interpretuoti vaizdą ir pasinaudoti tuo, ką mes tikimės pamatyti, kartais leidžia išspręsti nevienareikšmiškumo problemas (žr. 5 pav.).

5 pav. Nevienareikšmė interpretacija: „121314“ karėje ir „ABC“ dešinėje. Tačiau interpretavimas gali sukelti ir optines iliuzijas, pvz. 6 pav.

6 pav. Optinių iliuzijų pavyzdžiai. Čia a) ir d) paveikslėliuose viršutinė atkarpa atrodo ilgesnė, b) paveikslėlyje

viršutinė figūra didesnė, o c) paveikslėlyje – vertikali atkarpa ilgesnė. Projektuojant sąsają į regos netobulumus gali tekti atsižvelgti. Viršuje esantys

objektai atrodo toliau, todėl atrodo ir didesni. Vadinasi svarbią informaciją geriau dėti viršuje. Horizontalios linijos atrodo ilgesnės už vertikalias, todėl kvadratas atrodys


5

kiek ištemptas horizontaliai. Puslapio optinis centras įsivaizduojamas kiek aukščiau, nei faktinis centras, todėl simetriškas faktinio centro atžvilgiu puslapis atrodys nutemptas žemyn. Verta apatinę paraštę padidinti 50%.

Spalvų suvokimas

Daikto spalvą iš esmės nulemia jo skleidžiamos, atspindimos ar praleidžiamos šviesos spektrinė sudėtis. Regimoji šviesa yra nedidelė elektromagnetinių bangų spektro dalis, kur bangos ilgis yra maždaug nuo 400 iki 750 nm. Šviesa turi ne tik bangų, bet ir dalelių savybių. Šviesos dalelės vadinamos fotonais. Fotonų kiekis spindulyje nusako jo ryškumą. Jei visų fotonų bangų ilgiai vienodi, tai tokia šviesa vadinama monochromatine. Priklausomai nuo spalvos, kurią žmogus mato, monochromatinė šviesa gali būti suskirstyta taip:

Bangos ilgis (nm.) Spalva 780-605 raudona 605-590 oranžinė 590-560 geltona 560-500 žalia 500-470 žydra 470-430 mėlyna 430-380 violetinė. Reali šviesa sudaryta iš fotonų su įvairiais bangų ilgiais. Šviesos spindulio

spektras gaunamas išmatuojant visų per tam tikrą laiką pralėkusių fotonų bangų ilgius. Kaip buvo minėta, akies tinklainė yra padengta šviesai jautriais detektoriais.

Spalvų suvokimui naudojami detektoriai vadinami kolbelėmis. Į detektorių pataikęs fotonas turi tikimybę jį sužadinti, tačiau tikimybė, kad fotonas sužadins detektorių visų pirma priklauso nuo fotono bangos ilgio. Yra trijų tipų kolbelės su skirtingomis spektrinės priklausomybės kreivėmis (7 pav.). Signalai nuo kolbelių sukuria spalvas. Jei į smegenis pakliūva tik signalas nuo vieno tipo kolbelės ir nėra signalų nuo kitų tipų, tai matoma atitinkamai raudona, žalia arba mėlyna spalva. Todėl kolbelių tipai vadinami raudona, žalia, mėlyna, o šios spalvos vadinamos pirminėmis pagrindinėmis spalvomis.

7 pav. Kolbelių spektrinės priklausomybės kreivės. Jei vienu metu į smegenis pakliūva signalai iš kelių tipų kolbelių, tai gaunamos

tokios kombinacijos: 1) signalas iš raudonos ir žalios kolbelės duoda geltoną spalvą; 2) raudonos ir mėlynos – purpurinę; 3) žalios ir mėlynos – žydrą; 4) visų trijų – baltą.


6

Jei signalas iš kurio nors tipo kolbelių yra stipresnis už kitus, tai gaunama spalva su atitinkamu atspalviu.

Metamerizmas

Jei mes žinome į žmogaus akį pakliūvančios šviesos spektrą, mes galime apskaičiuoti signalų iš kiekvieno tipo kolbelių intensyvumą ir tuo būdu nustatyti, kokią spalvą žmogus matys. Kiekvieno tipo kolbelių sužadinimo lygis apskaičiuojamas dauginant kiekvieno bangos ilgio fotonų skaičių iš sužadinimo tikimybės ir gautus rezultatus susumuojant. Kitaip tariant suintegruojant spektro ir spektrinės priklausomybės kreivės sandaugą. Gautos trys skirtingų tipų kolbelių sužadinimo lygio reikšmės vadinamos trimis stimulais.

Akivaizdu, kad du skirtingi spektrai gali sukurti tuos pačius tris stimulus. Skirtingi spektrai, matomi kaip ta pati spalva vadinami vienas kito metameromis, o šis reiškinys – metamerizmu.

Kadangi nėra praktinių technologijų tiksliems spektrams sukurti, tai kiekvienas spalvotų vaizdų pavaizdavimas remiasi metamerizmu. Klasikiniai metamerizmo reiškinio panaudojimo pavyzdžiai – spalvotas televizorius ar kompiuterio ekranas. Ekranas padengtas liuminoforo taškų trejetais. Paveiktas elektronų spinduliu kiekvienas trejeto taškas skleidžia šviesą, kurios spalva sutampa su viena iš pirminių spalvų. Žiūrint į ekraną iš pakankamo atstumo taškų trejetų sukurta šviesa atrodo kaip viena spalva.

Intuityvios spalvų erdvės

Nors žmogaus akyje yra tris pirmines spalvas atitinkančios kolbelės ir tos pačios pirminės spalvos (RGB erdvė) naudojamos kompiuterio ekrano liuminoforui, tačiau tokioje spalvų erdvėje žmogus orientuojasi sunkiai. Pvz., reikia turėti pakankamai daug įgūdžių, kad teisingai parinkti raudoną, žalią ir mėlyną komponentes norint gauti tamsiai blyškią oranžinę spalvą. Jei mes turime taikomąjį uždavinį, kuriame vartotojas turi nusakyti kompiuteriui spalvas, tai patogiau naudoti spalvų erdves, kurių matavimai yra: spalvinis tonas, sodrumas ir ryškumas. Juos galima išdėstyti cilindrinėse koordinatėse (8 pav.). Ryškumas nusakomas vertikalia koordinate, sodrumas – atstumu nuo cilindro centro, o spalvinis tonas – krypties kampu nuo centro, matuojant nuo raudonos spalvos, ir didėjimo kryptimi iš eilės pereinant geltoną, žalią, žydrą, mėlyną, magentą ir grįžtant į raudoną. Sodrumas nusako atstumą iki pilkos spalvos. Baltos, pilkos ir juodos spalvų sodrumas lygus nuliui.

8 pav. Intuityvi spalvų erdvė


7

Šitokia cilindrinė koordinačių sistema yra patogi žmogui parenkant spalvas, tačiau jos pagrindinis trūkumas, kad atvaizdis į RGB erdvę, kuri naudojama grafiniuose įrenginiuose, pakankamai sudėtingą, o kai kurių reikšmių iš viso negalima atvaizduoti. Dėl šios priežasties naudojami apytiksliai atvaizdžiai. Pvz. erdvės HSV (angl. Hue, Saturation, Value), HSL (angl. Lightness), HSI (angl. Intensity).

Ar visi žmonės vienodai suvokia spalvas?

Jei aš žiūriu į dangų ir sakau, kad jis mėlynas, tai ir kitas žmogus atsakys, kad jis tikrai mėlynas, nes mus dar vaikystėje išmokė, kad dangus yra mėlynas. Iš tikrųjų, galbūt, kitas žmogus mato tai, ką aš vadinu raudona, ir to negalima patikrinti.

Tačiau eksperimentiškai galima patikrinti reliatyvų spalvų suvokimą, t. y. kiek skirtingos yra dvi spalvos. Jei kompiuterio ekrane pavaizduosime dvi tos pačios spalvos sritis ir žmogui suteiksime galimybę pamažu keisti vienos srities spalvinę sudėtį tol, kol jam pradės atrodyti, kad sričių spalvos skiriasi, tai skirtingiems žmonėms šis modifikavimų dydis bus skirtingas. Maksimalus modifikavimo dydis, kai dar žmogui atrodo, kad tai yra ta pati spalva, vadinamas žingsniu. Jei turime dvi skirtingas spalvas, tai egzistuoja minimalus žingsnių skaičius, per kurį žmogus gali vieną spalvą modifikuoti iki kitos.

Yra apskaičiuota, kad žmogus gali skirti 120 – 200 atspalvių (spalvinių tonų) ir 150 – 200 sodrumo lygių, o iš viso žmogus skiria iki 7 mln. spalvų.

Skirtingas spalvų matymas priklauso nuo akies lęšio spalvos (jame yra šiek tiek geltonų dažų ir šis kiekis su amžiumi didėja), kolbelių pasiskirstymo ir pan.

Apie 8% vyrų ir apie 1% moterų yra tam tikro lygio daltonikai (neskiria spalvų). Yra daug daltoniškumo rūšių. Daugiausia daltonikų turi raudonas ir žalias kolbeles, kurių spektrinės priklausomybės kreivės sutampa. Šie žmonės negali skirti spalvų, besiskiriančių raudonumu ar žalumu. Jiems visos spalvos patenka į tiesinį intervalą nuo geltonos iki mėlynos.

Gali būti daltonikų, kurie iš viso neturi vieno tipo kolbelių. Tokių žmonių spalvinis suvokimas yra dvimatis.

Nedidelė dalis žmonių visiškai neskiria spalvų, jie vadinami „monochromatais“. Yra keturi monochromatų tipai: turintys tik raudonas kolbeles; tik mėlynas; tik žalias; neturintys jokių. Pirmų trijų tipų žmonės turi nedidelį spalvos suvokimą, kai šviesa pakankamai silpna, kad dirbtų ir kolbelės, ir lazdelės. Ketvirto tipo žmonės visai neskiria spalvų, be to, jie negali matyti, kai šviesa pernelyg stipri.

Daltonikai yra labai jautrūs nespalvinei informacijai, todėl dažnai jie gali teisingai atspėti spalvą. Pvz., mėlyna spalva paprastai yra tamsesnė už raudoną ar žalią, todėl neturintis mėlynų kolbelių žmogus, matydamas tamsią spalvą, dažnai teisingai atspės, kad tai mėlyna.

Išskyrus daltonikus, daugumos žmonių spalvinio suvokimo skirtumai yra nežymūs, todėl į juos galima nekreipti dėmesio. Tačiau daltonikų nėra labai mažai, todėl patartina į tai atsižvelgti. Kadangi daltonikai dažniausiai neskiria raudonos ir žalios spalvos, todėl geriausia naudoti spalvas besiskiriančias mėlyna komponente.

Nereikia pamiršti, kad gali būti naudojami juodai balti kompiuterių ekranai, todėl bendru atveju naudojamos spalvos turi skirtis savo intensyvumais.


8

Spalvos įvairiose kultūrose1

Visose kultūrose yra nusistovėjusios tam tikros spalvų tradicijos. Pvz., Vakarų pasaulyje nuotakos suknelė būna balta, o Indijoje – rožinė arba raudona, Vakarų kultūros laidotuvėse žmonės vilki juodus ar bent tamsius drabužius, o Kinijoje – vyrai rengiasi juodai, o moterys baltai.

Įvairiose kultūrose spalvos asocijuojasi su tam tikrais reiškiniais, pvz., Vakaruose: juoda – naktis, gedulas, pyktis; balta – nekaltybė, kompetencija (gydytojo chalatas baltas), raudona turi daug reikšmių – meilė, ugnis, pavojus. Kitose kultūrose šie sąryšiai gali būti skirtingi, pvz., Europiečiai raudonai spalvina klaidų pranešimus, o kinai – sėkmingai įvykdytas užduotis. Vakarų kultūrose geltona spalva asocijuojasi su įspėjimais, o arabų šalyse tai laimės ir gerovės spalva.

Taigi spalvos sužadina vartotoją vienokiai ar kitokiai reakcijai, todėl kuriant pasaulinei rinkai būtina atsižvelgti į skirtingą spalvų prasmę įvairiose kultūrose.

Spalvų naudojimo rekomendacijos

Akis skiria per 7 mln. spalvų. Žinoma, tiek spalvų vienu metu nenaudojama. Jautrumas spalvoms didžiausias tinklainės centre ir mažesnis pakraščiuose. Be to, pakraščiuose geriau skiriama mėlyna spalva, blogiau raudona, žalia ir geltona, o centre atvirkščiai, todėl mėlyna spalva geriau tinka fonui, tačiau netinka mažiems objektams, tekstui, linijoms.

Pagal šilumos ir šalčio įspūdį spalvos skirstomos į šiltas (geltona, raudona, oranžinė), šaltas (mėlyna) ir neutralias (žalia, pilka). Šiltos spalvos yra suvokiamos kaip artėjančios, o šaltos – tolstančios. Šios savybės naudojamos vaizdo gilumo iliuzijai sukurti.

Kaip jau buvo minėta, dalis žmonių neskiria spalvų, o dažniausiai neskiriamos raudona ir žalia spalvos, todėl objektai turi skirtis ryškumu ar bent jau mėlynąja komponente.

Su amžiumi jautrumas kontrastingumui mažėja, todėl vyresniems vartotojams kontrastingumas turėtų būti didesnis, nei jaunesniems.

Kiekviena spalva turi būti naudojama prasmingai. Naudojant daugiau nei penkias ar šešias spalvas jų prasmę darosi sunku suvokti. Todėl spalvų skaičius turi būti minimalus, tačiau vaikams skirtos programos gali būti spalvingesnės.

Nėra vieningos nuomonės, kokios spalvos geriausiai tinka sąsajai. Priešingos spalvos vargina akis. Tekstinė informacija lengviausiai skaitoma nespalvotuose (achromatiniuose) vaizduose.

Spalvos paprastai sukuria estetinį patrauklumą, tačiau jos dar naudojamos dėmesiui atkreipti ir informacijai grupuoti.

Skaitymas

Teksto skaitymas užima ypatingą vietą žmogaus-kompiuterio bendravime. Skaitant žmogaus akys atlieka staigius judesius, vadinamus sakadomis, po kurių eina fiksacijos periodai. Suvokimas atliekamas fiksacijos periodų metu, kurie užima apie 94% laiko. Akys gali judėti tekste tiek pirmyn, tiek ir atgal. Kuo sudėtingesnis tekstas, tuo daugiau kartų grįžtama. Suaugęs žmogus vidutiniškai perskaito 250 žodžių per minutę. Eksperimentais įrodyta, kad kai kuriuos žodžius žmogus suvokia taip pat greitai, kaip ir atskiras raides, todėl reikia manyti, kad žmogus neanalizuoja kiekvieną 1 Šie du skyreliai parengti pagal [Moroz-Lapin, 2008; 29].


9

žodį po raidę, o atpažįsta visą žodį pagal jo išvaizdą. Todėl žodžio išvaizdos pakeitimas (pvz., visų žodžių rašymas iš didžiosios raidės) pablogina skaitomumą.

Greitis, kuriuo žmogus gali perskaityti tekstą, charakterizuoja teksto skaitomumą. Eksperimentais įrodyta, kad keičiant šrifto dydį nuo 9 iki 12 taškų ir eilutės ilgį nuo 58 iki 132 mm skaitomumas nekinta. Tačiau tekstas popieriuje skaitomas greičiau, nei kompiuterio ekrane, juodos raidės baltame fone skaitomesnės, nei baltos raidės juodame fone.

Klausa

Klausa yra antras pagal svarbą jutimo organas, o žmonėms su regėjimo negalia – tai svarbiausias pojūtis kartu su lytėjimu. Klausos pojūtį sukelia oro slėgio virpesiai – garso bangos. Svarbiausios garso charakteristikos: dažnis ir garsumas. Žmogus gali girdėti garsus, kurių dažnis nuo 15 Hz iki 15 kHz. Garsumas matuojamas decibelais. Šnabždesys atitinka 20 dB, normalus pokalbis – 50 dB, o 140 dB triukšmas gali sužaloti klausos aparatą. Žmogus taip pat gali nustatyti garso šaltinio kryptį, kadangi dvi ausis garsas pasiekia šiek tiek skirtingu laiku ir šiek tiek skirtingo intensyvumo. Be to, žmogus šiek tiek sugeba ignoruoti foninį triukšmą ir atsirinkti jį dominantį garsą.

Žmogaus-kompiuterio bendravime garsai naudojami gana retai, dažniausiai tik perspėjimams apie klaidas ir pan., nes žmogus greičiau reaguoja į garsą, nei į vaizdą.

Skaitymas, kalbėjimas ir klausymas

Skaitymas, kalbėjimas ir klausymas panašūs tuo, kad frazės prasmė nepriklauso nuo to, ar ji skaitoma, sakoma ar klausoma. Tačiau kartais šių veiklų greitis ar suprantamumas gali skirtis priklausomai nuo žmogaus, jo atliekamos užduoties, aplinkos ir pan. Pagrindiniai šių veiklų skirtumai:

1) Rašytinis tekstas pastovus, o klausomas tekstas – laikinas. Nesupratus rašytinės informacijos ją galima perskaityti dar kartą, o perklausyti paprastai nėra galimybės.

2) Skaitoma greičiau nei kalbama ar klausoma. Klausymas reikalauja mažiau pastangų nei skaitymas ar kalbėjimas, ypač vaikai labiau mėgsta klausyti nei skaityti.

3) Rašytinė kalba paprastai atitinka gramatikos taisykles, o šnekamojoje kalboje naudojami nepilni sakiniai ir pan.

4) Žmonių gebėjimai vartoti kalbą labai skirtingi. Vieni geriau įsimena skaitydami, kiti – klausydami, vieni mieliau klauso, kiti – kalba ir pan.

Interaktyviuose įrenginiuose šie būdai gali pakeisti vienas kitą, tai ypač naudinga vartotojams su negalia.

Lytėjimas

Lytėjimas – trečias pagal svarbą pojūtis. Nuo kitų pojūčių jis visų pirma skiriasi tuo, kad nėra lokalizuotas vienoje vietoje, o patiriamas per odą. Skirtingų kūno vietų jautrumas skirtingas, jautriausi yra pirštai. Lytėjimas ypač svarbus kaip grįžtamasis ryšys, pvz., spausdamas klaviatūros klavišą žmogus nori jausti klavišo pasipriešinimą. Tačiau lytėjimas gali būti svarbus ir kitais aspektais, pvz., dažnai nepasiteisina internetinės drabužių parduotuvės, nes tokias prekes žmonės nori ne tik pamatyti, bet ir paliesti.


10

Judesys

Tarkime, vartotojui pateikiamas klausimas, ir jis atsako paspausdamas klavišą. Šiuos veiksmus galima išskaidyti į visą aibę etapų: stimulo priėmimas ir perdavimas į smegenis, klausimo apdorojimas, atsakymo suformavimas ir perdavimas raumenims. Kiekvienas iš šių etapų užima tam tikrą laiką, kurį grubiai galima padalinti į reakcijos laiką ir judesio laiką. Reakcijos laikas priklauso nuo to, kokiu kanalu stimulas buvo gautas. Į garsinį signalą žmogus sureaguoja per 150 ms, į vizualinį signalą – per 200 ms, į skausmą žmogus sureaguoja tik per 700 ms. Į kelių signalų kombinaciją sureaguojama greičiau. Treniruotės gali sumažinti reakcijos laiką, o nuovargis – padidinti.

Greitesnis reagavimas gali sumažinti atsakomojo judesio tikslumą. Tai pastebima kompiuteriniuose žaidimuose. Greitis ir judesio tikslumas svarbūs kuriant interaktyvias sistemas. Laikas, reikalingas tam tikram objektui ekrane (mygtukui, piktogramai, meniu elementui) pasiekti, priklauso nuo objekto dydžio ir atstumo iki jo. Šią priklausomybę nusako Fitto dėsnis:

laikas = a + b log2(atstumas / dydis + 1), kur a ir b – empiriškai surastos konstantos. Taigi tiksliniai objektai turi būti kuo didesni, o atstumai – kuo mažesni. Taip

kilo mintis kurti pyrago formos meniu, kur iki visų punktų būtų vienodas atstumas, tačiau tokie meniu netaupiai naudoja vietą ekrane, be to, sąrašo formos meniu leidžia dažniausiai naudojamus elementus patalpinti sąrašo pradžioje.

Atmintis

Sensorinė atmintis

Sensorinė atmintis veikia kaip stimulų, gautų jutimo organų pagalba, saugojimo buferis. Regėjimas, klausa ir lytėjimas turi atskirus buferius. Buferiai pastoviai perrašomi nauja informacija, informacija saugoma iki 0,5 s. Kad tikrai egzistuoja regėjimo buferis, galima įsitikinti žiūrint į prieš akis laikomą pirštą. Tikriausiai turėtumėte matyti pirštą iš karto dviejose vietose. Klausos buferio egzistavimą įrodo sugebėjimas nustatyti garso šaltinio kryptį: vienos ausies priimtas signalas įsimenamas ir po to palyginamas su kitos ausies priimtu signalu. Informacija iš sensorinės atminties perrašoma į trumpalaikę atmintį dėmesio pagalba. T. y. dėmesys iš daugybės stimulų atfiltruoja tik vieną, kuris šiuo metu domina. Šis faktas labai svarbus projektuojant vartotojo sąsają.

Trumpalaikė atmintis

Trumpalaikė atmintis veikia kaip laikina užrašų knygelė. Pvz., dauginant 35x6 joje saugomi tarpiniai skaičiavimo rezultatai, skaitant sakinį saugoma sakinio pradžia ir pan. Trumpalaikė atmintis greitai pasiekiama (per 70 ms), tačiau jos turinys greitai ir išnyksta (per 200 ms). Be to, trumpalaikės atminties ribota talpa, joje telpa 7±2 skaitmenys, arba tiek pat informacijos porcijų. Taigi grupuojant informaciją galima padidinti trumpalaikės atminties talpą. Štai kodėl lengviau įsiminti telefonų numerius suskirsčius skaitmenis grupėmis. Kartais principas „7±2“ taikomas klaidingai, pvz.,


11

meniu elementų skaičius neprivalo tenkinti šio reikalavimo, kadangi meniu elementų vartotojui nereikia atsiminti.

Žmogus stengiasi užbaigti trumpalaikėje atmintyje saugomą užduotį ir tada išvalyti atmintį. Sutrikdžius šią seką žmogus pamiršta, ką daro. Pvz., žmogus nori iš bankomato pasiimti pinigų. Gavęs pinigų jis pamiršta pasiimti kreditinę kortelę, todėl kortelė jam turi būti grąžinta prieš išduodant pinigus.

Iš trumpalaikės atminties lengviau atkuriami faktai, kurie į ją pakliuvo paskiau.

Ilgalaikė atmintis

Ilgalaikėje atmintyje saugome viską, ką mes žinome: faktus, įgūdžius, elgesio taisykles ir t. t. Ji skiriasi nuo trumpalaikės atminties keliais svarbiais dalykais: 1) ji labai didelės (praktiškai begalinės) talpos; 2) ją pasiekti užtrunka ilgiau, kelias dešimtis sekundžių; 3) joje esanti informacija lėčiau užmirštama (jei iš viso užmirštama). Informacija iš trumpalaikės į ilgalaikę atmintį perkeliama kartojimo (angl. rehearsal) būdu. Paprastai į ilgalaikę atmintį pakliuvę faktai vienodai sėkmingai atkuriami po minutės, valandos ar dienos.

Yra dviejų tipų ilgalaikė atmintis: epizodinė ir semantinė. Epizodinėje įvykiai surikiuoti nuosekliai, semantinė atmintis gaunama iš epizodinės struktūrizuojant faktus. Semantinės atminties struktūra dažniausiai įsivaizduojama kaip tinklas, kurio mazgai susiję įvairiais ryšiais.

Yra trys pagrindiniai su atminties naudojimu susiję procesai: įsiminimas, užmiršimas ir informacijos paieška. Informacija iš trumpalaikės atminties į ilgalaikę perkeliama pakartotinai reaguojant į tą patį stimulą. Įsimintos informacijos kiekis tiesiogiai priklauso nuo jos įsiminimui skirto laiko, tačiau mokymasis efektyvesnis, jei jis paskirstytas laike. Informaciją lengviau įsiminti, jei ji prasminga ir ją galima vizualiai įsivaizduoti.

Užmiršimą lemia laikas ir nauja informacija. Informacija atmintyje sunyksta logaritmiškai, t. y. daugiausiai šansų užsimiršti turi neseniai įsiminta informacija. Jei šiuo momentu atmintyje yra du vienodo stiprumo vaizdiniai, ilgiau turėtų išlikti tas, kuris buvo įsimintas anksčiau. Informaciją užmiršti „padeda“ nauja informacija, pvz., įsiminus naujo telefono numerį, sunku prisiminti senąjį, tačiau kartais sena informacija gali vėl užgožti naują, pvz., senas namų adresas naująjį. Užmiršimo fenomenas nėra visai aiškus, galbūt informacija tiesiog tampa laikinai nepasiekiama, o gali būti vėl prisiminta naudojant užuominas.

Yra du informacijos paieškos atmintyje tipai: atkūrimas ir atpažinimas. Atpažinimo metu reikia nustatyti, ar informacija jau buvo matyta anksčiau. Atkūrimas yra sudėtingesnis uždavinys, tačiau ir čia užduoties palengvinimui galima pasinaudoti užuominomis.

Mąstymas

Mąstymas – tai procesas, kurio metu žmogus daro išvadas apie jį dominančią sritį remdamasis turimomis žiniomis.

Deduktyvinis mąstymas iš duotų prielaidų išveda logišką atsakymą. Pvz., Penktadieniais ji eina į darbą. Šiandien – penktadienis. Taigi ji eina į darbą.

Induktyvinis mąstymas apibendrina žinomus atvejus ir juos pritaiko iki šiol nematytiems atvejams. Pvz., Visi iki šiol matyti drambliai turėjo straublius. Taigi visi drambliai turi straublius.


12

Abduktyvinis mąstymas bando susieti faktą ir jo priežastis. Pvz., Jis nesilaiko saugaus greičio, kai būna išgėręs. Šiandien jis viršijo greitį, todėl tikriausiai buvo išgėręs.

Problemų sprendimas

Problemų sprendimas – tai sprendimo iki šiol nematytam uždaviniui radimas remiantis turimomis žiniomis.

Geštalto teorija teigia, kad žmonės remiasi žiniomis arba intuicija (bandymų ir klaidų metodu). Uždavinių erdvės teorija teigia, kad sprendžiamas uždavinys išskaidomas į daug būsenų, egzistuoja operatoriai, pervedantys iš vienos būsenos į kitą, ir remiantis tam tikromis euristikomis pasirenkami tam tikri operatoriai. Dar vienas problemų sprendimo būdas – sprendimas pagal analogiją.

Mokymasis

Nors žmogus sugeba spręsti iki tol nespręstus uždavinius, tačiau vis dėl to dažniausiai susiduriama su problemomis, kurios nėra visiškai naujos, o problemų sprendimui reikalingos tam tikros žinios įgyjamos palaipsniui. Kuo skiriasi tam tikros srities eksperto ir naujoko žinios? Ekspertas turi geriau šiai sričiai priderintas informacijos struktūras, leidžiančias greičiau ir tiksliau atkurti informaciją (pvz., padėtis šachmatų lentoje). Kaip įgyjami sugebėjimai? 1) Mokinys uždavinio faktams interpretuoti naudoja bendros paskirties taisykles, tai lėta ir užima daug atminties. 2) Mokinys susikuria taisykles šiam uždaviniui. 3) Taisyklės priderinamos, kad veiktų greičiau. Perėjimui iš 1 lygio į 2 naudojama procedūralizacija, o iš 2 į 3 – apibendrinimas. Pvz., iš įvairių žinių galime sukurti procedūras, kaip gaminti įvairius patiekalus, o procedūras galima apibendrinti taip: troškinį kepti 2 val. nepriklausomai nuo ingredientų.

Klaidos ir mintiniai modeliai

Klaida gali atsirasti, jei atsiranda procedūra, kuri prieštarauja apibendrintai procedūrai, pvz., žuvies troškinys, kuris kepa 1,5 val. Kitos klaidos kyla dėl neteisingo situacijos ar sistemos supratimo, t. y. žmogus bando kurti teorijas, kaip sistema turėtų elgtis. Tai vadinama mintiniais modeliais. Modeliai gali būti nepilni, kintantys, pagrįsti prietarais, o ne mokslinėmis žiniomis ir pan.

Emocijos

Iki šiol aptarėme žmogaus jutiminius ir pažinimo gebėjimus, tačiau žmogaus sugebėjimą spręsti tam tikrą uždavinį dar įtakoja ir emocijos. Teigiamos emocijos leidžia į problemos sprendimą pažiūrėti kūrybiškiau, o neigiamos emocijos susiaurina ir sufokusuoja mąstymą. Teigiamas emocijas galima sukelti estetišku vaizdu ar kokiu nors atlygiu.

Literatūra

1. Dix, A., J. Finlay, G. D. Abowd, R. Beale. Human-Computer Interaction, Third Edition, Pearson, 2004.

2. Moroz-Lapin, K. Žmogaus ir kompiuterio sąveika, TEV, 2008.

Documents

01.Zmogus