一点注視型タスクにおける周辺視野への視覚刺激提示が集中度に及ぼす影響

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February 21, 19

スライド概要

2018/12/04~05 第180回HCI研究会

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Nakamura Laboratory (Meiji University)

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明治大学 総合数理学部 先端メディアサイエンス学科 中村聡史研究室

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1.

一点注視型タスクにおける 周辺視野への視覚刺激提示が 集中度に及ぼす影響 桑原樹蘭(明治大学 総合数理学部 3年) 高橋拓 明治大学 総合数理学部 中村聡史 先端メディアサイエンス学科

2.

背景 • 仕事や課題、論文執筆、スライド作成… • タスクを行う際、集中することは重要 • 自力での集中促進は困難 自力ではなく、 外部刺激から集中をコントロール

3.

背景 • 仕事や課題、論文執筆、スライド作成… • タスクを行う際、集中することは重要 • 自力での集中促進は困難 自力ではなく、 外部刺激から集中をコントロール

4.

関連研究 • 外部から集中をコントロールする研究 • 嗅覚刺激提示 [阪野 2008] • 聴覚刺激提示 [阿部 2010] ⇒集中力向上が可能だった 【Think Lab】

5.

関連研究 • 外部から集中をコントロールする研究 • 嗅覚刺激提示 [阪野 2008] • 聴覚刺激提示 [阿部 2010] 環境に左右されやすい (周りの刺激と混ざりやすい) 特別な装置や環境がないと 個人へ提示ができない

6.

関連研究 • 外部から集中をコントロールする研究 • 嗅覚刺激提示 [阪野 2008] • 聴覚刺激提示 [阿部 2010] 環境に左右されやすい (周りの刺激と混ざりやすい) 視覚刺激ならば、 ディスプレイにタスクと共に提示すればいい ため、これらの問題は生じない!

7.

関連研究 視覚刺激による視線誘導で集中力向上[橘 2012]

8.

関連研究 視覚刺激による視線誘導で集中力向上[橘 2012]

9.

関連研究 視覚刺激による視線誘導で集中力向上[橘 2012] 汎用性に欠ける 視界で捉える情報量が多い

10.

関連研究 視覚刺激による視線誘導で集中力向上[橘 2012] 無意識的に集中操作したい 視野特性に着目!

11.

視野特性 • 中心視野 • 対象をはっきりと知覚 • 色の認知に優れる • 周辺視野 • 対象をぼんやりと知覚 • 光、動きの認知に敏感 中心視野 周辺視野 周辺視野では無意識の操作が可能 周辺視野

12.

周辺視野の特性を用いた研究 周辺視野への視覚刺激提示により時間感覚を操作 ⇒体感時間の操作が可能 [松井ら 2016]

13.

周辺視野を利用した研究 周辺視野の中の有効視野とよばれる範囲は 複雑な課題時に狭窄 [三浦 1998] この現象を再現することで 集中時の感覚も再現され、 集中できるのでは? [高橋 2018]

14.

前回の研究 周辺視野の刺激を徐々に減衰させることで 集中状態を疑似的に再現[高橋 2018]

15.

前回の実験の問題点 • 提示する刺激が強すぎたため疲労感が 感覚変化を上回ってしまった • 計算タスクの難易度が一定でなかった • タスク中に視線が移動して周辺視野に 入ってしまっていた

16.

前回の実験の問題点 • 提示する刺激が強すぎたため疲労感が 感覚変化を上回ってしまった ⇒刺激を強すぎないものに変える • 計算タスクの難易度が一定でなかった ⇒タスクの難易度が一定なものにする • タスク中に視線が移動して周辺視野に 入ってしまっていた ⇒タスク中の視線移動が少ないものにする

17.

前回の実験の結果 刺激の減衰に関わらず 集中力の向上に有効な刺激は 個人によって異なる可能性が示唆された

18.

本研究の目的 減衰しない単純な視覚刺激数パターン を用いて実験を行い、各刺激が集中に どう影響を及ぼすかを調査する

19.

今回のタスク設計 中央の矢印と同じ向きの方向キーを100個入力 画面の中心を注視すればいい ⇒視線移動が少なくて済む 周辺視野に限定した視覚刺激の提示が可能

20.

提示する視覚刺激 • 事前に20種の刺激を設計し、プロトタイプの実 験システムを用いて4人でプレテストを実施 • 周辺視野に膨大な情報提示を行ってその情報を遮断するもの • 周辺視野でパターンが大きく変化するもの • 中心視野と周辺視野の境界をあいまいにするもの etc. • 無刺激以外に、6種類に絞る • タスクパフォーマンス(時間と主観疲労度)の 良かったもの3つと悪かったもの3つ

21.

選定された視覚刺激 • 良かったもの 数字刺激 輝度変化刺激 境界膨張刺激 • 悪かったもの 図形上昇刺激 暗転明転刺激 瞬間的円形刺激

22.

数字刺激(数字) 0~9の数字を位置固定で無作為に入れ替える

23.

輝度変化刺激(輝度) ○△□を組み合わせた図形の輝度値を変化

24.

境界膨張刺激(境界) 中心視野と周辺視野の境界が膨張する

25.

図形上昇刺激(上昇) 一列に並んだ白丸が下から上に移動

26.

暗転明転刺激(暗転) 画面が左から右へ黒と白で交互に塗りつぶされる

27.

瞬間的円形刺激(円形) 無作為な位置と大きさの円が瞬間的に出現

28.

実験設計 • 実験協力者は20代の大学生10名(男6名、女4名) • システムはProcessingで実装 • 回答の正誤に関わらず100問正解するまでが1試行 • できるだけ速く、正確に(集中して)回答するよう指示 • 7つの刺激(無刺激+6種類)を3回ずつ、1人21回試行 • 合間の休憩時間でアンケートに答えてもらう • 順序効果を考慮し、無作為の順番で行う

29.

実験環境 • ノイズキャンセリングヘッドホンを装着 ⇒聴覚刺激による変化を防ぐため • メガネ型デバイス(JINS MEME)を装着 瞬目数の計測 (集中すると瞬目数は少なくなる [小川ら 2015]) • 視野範囲を考慮したタスク設計

30.

各刺激の評価方法 • 所要時間 • 瞬目数 • 主観集中度(1項目のアンケート(5段階)) • 主観疲労度 (SSQから引用した7項目のアンケート(4段階))

31.

分析の処理 • 初回は除外 ほぼ全員が初回(3回の試行のうちの1回目)に 余計に時間をかけていた ⇒初回は慣れるためのものとして除外

32.

分析の処理 • エラーは除外 200 ミリ秒以下のものが90%以上で、 その大半は100 ミリ秒以下 知覚プロセッサ+認知プロセッサ+運動プロセッサ =平均310ミリ秒 [Cardら 1986] ⇒200ミリ秒以下の操作は2回連続してキー入力して しまった操作ミスとして除外 • 正答でも速すぎる操作(200ミリ秒以下)は 除外

33.

分析の処理 0.3秒以下の操作はほとんど行われていない

34.

分析の処理 • エラーは除外 200 ミリ秒以下のものが90%以上で、 その大半は100 ミリ秒以下 知覚プロセッサ+認知プロセッサ+運動プロセッサ =平均310ミリ秒 [Cardら 1986] ⇒200ミリ秒以下の操作は2回連続してキー入力して しまった操作ミスとして除外 • 正答でも速すぎる操作(200ミリ秒以下)は 除外

35.

結果(各項目の平均値) 【時間】 数字,境界,上昇,暗転が無刺激より早い 【主観集中度】 無刺激、境界が高く、円形、上昇が低い 【主観疲労度】 無刺激が最も低く、上昇が最も高い

36.

1問ごとの回答時間の推移 0.48 0.46 1 問 ご と の 時 間 0.44 0.42 0.4 0.38 1~20問 無刺激 数字 21~40問 図形 41~60問 境界 上昇 61~80問 81~100問 明暗 円形 平均

37.

1問ごとの回答時間の推移 0.445 0.44 0.435 0.43 0.425 時 間 0.42 0.415 0.41 0.405 0.4 1~20問 21~40問 無刺激 41~60問 数字 境界 61~80問 81~100問 平均 • 数字と境界の回答時間が全体的に無刺激より短い

38.

タスク回答時間の平均(正規化) 7人 0人 5人 5人 3人 0人 • 無刺激より早い人数が多いのは数字刺激

39.

実験協力者・刺激ごとの主観疲労度 7人 4人 4人 7人 3人 3人 2人 • 無刺激と境界は疲労度が低い人数が多かった

40.

実験協力者・刺激ごとの主観疲労度 0.3 7人 4人 4人 7人 3人 3人 2人 • 無刺激と境界は疲労度が低い人数が多かった

41.

実験協力者・刺激ごとの主観疲労度 7人 4人 4人 7人 3人 3人 2人 • 無刺激と境界は疲労度が低い人数が多かった

42.

瞬目数の平均 少 多 個人差が大きく表れている

43.

瞬目数の平均(正規化の平均) • 無刺激が最も少なく、輝度が最も多い

44.

考察 • 数字刺激と輝度変化刺激は場所固定で似た刺激だ が、数字の結果は良く、輝度変化は悪かった ⇒輝度変化刺激は、図形が移動しているよう に見えてしまい、意識が移ってしまった? ⇒数字刺激は、膨大な情報を浴びせられることで、 ブーストされたような感覚になった?

45.

主観疲労度が低い協力者の平均 • 主観疲労度や回答時間の平均から、数字刺激は 人により向き不向きがある可能性が示唆された ⇒主観疲労度0.3以下の協力者の回答時間の推移 0.5 1 問 ご と の 時 間 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 1~20問 無刺激 21~40問 41~60問 61~80問 81~100問 数字 図形 境界 上昇 明暗 円形

46.

主観疲労度が低い協力者の平均 • 主観疲労度や回答時間の平均から、数字刺激は 人により向き不向きがある可能性が示唆された ⇒主観疲労度0.3以下の協力者の回答時間の推移 0.5 1 問 ご と の 時 間 0.48 0.46 数字刺激 (緩やか) 0.44 0.42 0.4 0.38 1~20問 無刺激 21~40問 41~60問 61~80問 81~100問 数字 図形 境界 上昇 明暗 円形

47.

主観疲労度が低い協力者の平均 • 主観疲労度や回答時間の平均から、数字刺激は 人により向き不向きがある可能性が示唆された ⇒主観疲労度0.3以下の協力者の回答時間の推移 0.5 1 問 ご と の 時 間 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 主観だけでなく客観的にも 疲労していない可能性がある 0.38 1~20問 無刺激 21~40問 41~60問 61~80問 81~100問 数字 図形 境界 上昇 明暗 円形 数字刺激 (緩やか)

48.

考察 • 境界膨張刺激も数字刺激と同様に集中力が向上す る可能性が示唆された ⇒追加実験で明らかにする予定

49.

まとめ • 結果が無刺激を上回るものがいくつか観察され た。 • 数字刺激や境界膨張刺激は良い結果を出してい た。 • 刺激の主観疲労度が低いユーザには客観的にも 集中度の向上に有効である可能性が示唆された。

50.

今後の展望 • 特に効果があった刺激を派生させて追加実験 • JINS MEMEで集計するデータを増やす (瞬目の強さ、頭の傾き等) • 長時間のタスク(問題数を増やすなど)での実験 • 実際に日常のタスクに使えるシステム化

51.

応用イメージ図

52.

応用イメージ図 フレーム × 画面