不同目标标记方法对多目标跟踪性能的影响_听力论文

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1 前言

多目标追踪(Multiple Object Tracking,MOT)范式最早由Pylyshyn和Storm(1988)提出,是研究并行的容量有限的注意机制和基于客体的注意机制比较常用的范式。多目标追踪范式关注动态场景中视觉信息的注意加工,被大量用于视觉认知方面的研究。典型的多目标追踪范式通常包括线索、追踪和反应三个阶段,观察者要在数个随机运动的相同对象中追踪在线索阶段标记出来的目标,并在运动停止后进行报告。研究表明观察者在目标和非目标数量相同的任务中可以同时追踪4~5个目标,通常情况下正确率能够达到85%~95%(Pylyshyn,2000,2004,2006; Yantis,1992),所以研究者在实验中多设置追踪目标数量为4,但多目标追踪的追踪容量并非一个固定的数字,而是随着运动过程中对象间距的大小而变化,对象间距大,追踪容量也大;对象间距小,追踪容量也小(Alvarez & Franconeri,2007; Franconeri,Jonathan,& Scimeca,2010)。

1.1 有关多目标追踪表现的影响因素研究

根据已有的研究,影响多目标追踪的因素主要有目标的数量(Oksama & ,2004)、对象运动的速度(Liu,Austen,Booth,Fisher,Argue et al.,2005; Tombu & Seiffert,2011)、运动过程中对象间距的大小(Alvarez & Franconeri,2007; Franconeri,Jonathan,& Scimeca,2010),运动所参考的框架(Liu et al.,2005)等。目标数量越多,对象运动速度越快,追踪难度越大,被试的追踪表现越差。而追踪过程中目标的消失,无论是单个的被遮挡还是全体的消失都不影响追踪成绩(Horowitz,Birnkrant,Fencsik,Tran,& Wolfe,2006; Scholl & Pylyshyn,1999; Keane & Pylyshyn,2006)。如果单个目标以某种特定的方式消失(如逐渐缩小至消失),被试的追踪成绩会显著下降(Scholl & Pylyshyn,1999)。追踪过程中背景的运动信息也会影响被试的追踪表现。当运动对象所在背景纹理的运动方向与对象运动方向一致时,追踪表现会更好(St.Clair,Huff,& Seiffert,2010)。上述研究主要关注多目标追踪的任务设置或追踪过程中的因素变化对追踪表现的影响,而对线索阶段可能影响追踪表现的因素探讨较少。多目标追踪的线索阶段主要是对目标进行标记也即指出哪些客体是要追踪的目标,不同的目标标记方式可能会对追踪表现产生影响,本研究将对这一问题进行尝试性地探讨。

1.2 有关多目标追踪的主要理论

有关多目标追踪的现象和规律,存在多个理论模型,其中广为研究者接受的是Pylyshyn的Visual Index理论(Pylyshyn,2000,2001,2009)。根据该理论,典型多目标追踪范式中目标的标记或获取就是视觉系统为个体化出来的视觉客体分配索引的过程,这个过程是并行的,也即视觉索引的分配过程是同时进行的,而不是序列进行;且这一过程发生在前注意阶段。而Alvarez和Franconeri(2007)的研究表明被试的追踪容量并不是一个确定的数字(如4)。这一结果是Visual Index理论所不能解释的,因为Visual Index理论假定视觉索引的数量是有限的,通常为4-5个(Pylyshyn,2000)。Alvarez和Franconeri认为能够解释追踪数量的机制是灵活的,并且受共享的资源限制。研究者引入了一个术语FLEX(a Flexibly allocated indEX)来指代这种灵活分配的追踪机制。基于FLEX的模型可能是并行的,也可能是串行的。并行的模型是指FLEX的数量没有限制,但每个FLEX的使用都会消耗资源,随着利用的FLEX数量的增加,单个FLEX的追踪效率降低,因为他们占用共同的资源。基于FLEX的模型也可能是串行的,即仅有一个FLEX,在对象间序列移动。FLEX为每个目标方位标记一个占位符,在对其他目标进行采样后再返回该占位符。多目标追踪的目标标记或追踪过程到底采用的是并行加工(平行加工)还是串行加工(序列加工)的方式这一问题还没有定论,需要进一步的研究和探讨。且以上两个理论模型都是基于多目标视觉追踪提出的,在存在跨通道编码如视觉和听觉同时起作用时,其注意资源的分配方式也是需要探讨的问题。

以上研究对追踪阶段影响多目标追踪表现的因素关注较多,而对线索阶段(即目标标记阶段或编码阶段)影响追踪表现的因素探讨较少。在上述研究中,多目标追踪任务基本是以单一的视觉方式呈现的,主要涉及视觉注意(基于客体的注意)、视觉知觉、视觉工作记忆等认知过程。多目标追踪范式在线索阶段基本都采用目标闪烁数次的方式对目标进行标记(张学民,刘冰,鲁学明,2009;Pylyshyn & Storm,1988)。视觉是人类最重要的感觉通道,人类获取的外界信息80%来自视觉。而在生态化情境中,视觉与听觉信息通常是同时呈现的(如看电视和玩计算机游戏),人类需要同时接收来自视听双通道的信息,尤其是在视觉通道信息匮乏的情况下,人类会更多地依赖于听觉等其他通道信息的输入。以往有关多目标追踪的研究对目标标记或编码阶段的操作主要采用视觉平行标记的方式,没有考虑到视听跨通道编码可能对追踪表现的影响。在多目标追踪任务中,如果采用听觉与视觉相结合的跨通道方式对目标进行标记,与视觉标记方式相比,这种标记方式会对多目标追踪表现产生什么样的影响?多目标追踪主要是视觉任务,而听觉标记属于听觉通道,在双通道交互作用过程中,多目标追踪表现如何?视听跨通道目标标记方式是否与视觉标记方式同样有效?这是本研究所要探讨的主要问题。

本研究拟探讨线索阶段目标的视觉标记方式和视听跨通道标记方式对多目标追踪表现的影响。视听跨通道标记是通过在线索阶段赋予所有对象以唯一的身份特征,如数字、字母等,并以听觉形式告知被试目标的身份特征,之后被试以视觉形式确定目标方位。视听跨通道标记在下文均简称听觉标记。因为被试一次只能注意到一个听觉对象(Shinn-Cunningham,2008),所以一次只能输入一个听觉对象,也就是说目标的听觉标记只能以序列方式进行,这与视觉标记的平行加工不同。为了排除这一差异的影响,在视觉标记中也引入序列加工,即一次仅视觉标记一个对象,以考察目标标记的平行和序列加工是否会对追踪表现产生影响。本研究包括两个实验:实验一以数字为对象身份特征,探讨了当目标数量分别为3、4、5时,视觉平行标记、视觉序列标记、听觉序列标记和视听双通道序列标记对追踪表现的影响;实验二以字母为对象身份特征,进一步探讨了当目标数量分别为4、5、6时,视觉平行标记、视觉序列标记和听觉序列标记对追踪表现的影响。

2 实验一:以数字为身份特征时不同目标标记方式对追踪表现的影响

2.1 被试

被试为北京地区在校大学生45名,其中一名被试因追踪正确率低于50%被删除。有效被试44名,其中男生11名,女生33名,年龄范围17~22岁(平均年龄19.52±1.00)。所有被试视力或矫正视力正常,听力正常。

2.2 实验设计

实验设计为3(目标数量:3、4、5)×4(目标标记方式:视觉平行标记、视觉序列标记、听觉序列标记和视听双通道序列标记)被试内设计。因变量为追踪正确率和数字回忆正确率,其中追踪正确率是主要考察指标,而数字回忆正确率是控制指标。为了保证实验任务在不同条件下的恒定性,要求被试在四种目标标记条件下都对数字进行识别和记忆,以保证在所有条件下被试都对数字进行了语义加工。

2.3 实验仪器与材料

实验仪器为P4 2.8台式计算机,显示设备为17英寸纯平CRT监视器。屏幕分辨率设定为1024×768 pixel(每pixel约为0.032cm),垂直刷新频率为85Hz。被试双眼距离屏幕约50cm,刺激呈现区域为屏幕中央800×600 pixel(水平视角85°,垂直视角66°)的白线方框(宽度2 pixel,约0.2°),背景为黑色。运动对象为直径40 pixel(约3.75°)的圆环,有2 pixel宽的白色轮廓,内部填充色为与背景一致的黑色。圆环内部填充数字大小约为19.78 pixel(约1.85°,字高),居于圆环中央。数字读音均为女声,音量大小调节至被试觉得合适的程度。

在追踪区域的中心始终有一个黄色的十字形注视点。所有对象在追踪区域内的初始位置随机分布,各个对象间的距离大于圆环直径,对象的初始位置距离追踪区域边框不小于两倍直径。对象运动过程采用碰撞算法,当两个圆环圆心间距离等于40 pixel时,两个圆环均改变运动方向至相反方向,也即相互弹开。

2.4 实验过程

在视觉平行标记条件下,被试按空格键开始实验,10个静止的圆环呈现在屏幕上,每个圆环内分别填有数字0-9,其中数个圆环(3个、4个或5个)以同时闪烁的形式被标记为目标,闪烁时间持续为1s,闪烁频率为3次/s。闪烁停止后,所有圆环仍静止呈现1s。之后,圆环内的数字消失,圆环表面特征变得完全相同;与此同时,所有圆环开始做随机、独立的运动,要求被试追踪线索阶段以闪烁形式标记出来的目标,运动持续时间为10s。运动停止后,要求被试用鼠标指出哪些圆环是目标。被试选择完目标后按空格键进入下一屏,屏幕中央显示:“请输入所有闪烁圆环内的数字”。被试用数字小键盘输入数字后,程序自动记录结果。被试输入数字结束后按N键结束这一试次。下一试次仍以按空格键开始。

视觉序列标记条件与视觉平行标记条件基本相同,除了在线索阶段,要追踪的目标是依次闪烁的,如目标数量为3,则3个内有数字的圆环依次闪烁,每个圆环闪烁1s,其他阶段与视觉平行标记条件下均相同。

听觉序列标记条件是在线索阶段以听觉形式告知被试哪些圆环是需要追踪的目标。在该条件下,给被试戴上耳机,实验开始后,被试会听到一个声音依次读出3个、4个或5个数字,内有相应数字的圆环就是被试要追踪的目标。数字读速均匀,每秒内均只读出一个数字,所以当目标数量为3时,读数时间为3s,以此类推。之后过程与前两个条件相同。视听双通道序列标记整合了视觉序列标记和听觉序列标记。在线索阶段,被试不仅可以看到3个、4个或5个圆环依次闪烁,而且在某一圆环闪烁时,还可以听到该圆环内相应的数字读音。每个圆环闪烁时间仍为1s,且在该圆环闪烁的1s内仍只读出一个数字。之后阶段与其他条件下相同。

目标标记方式分区组进行,实验顺序在被试间进行平衡。每种目标标记方式下被试要完成30个试次,每种目标数量各10个试次,顺序随机呈现。被试一共要完成120个试次。在每个区组正式开始前,被试先进行6次练习试验。且每个区组完成后,都要求被试休息2分钟,整个实验持续时间约1小时。

2.5 实验结果

2.5.1 数字回忆正确率

数字回忆正确率如表1所示。对数字回忆正确率进行3(目标数量:3、4、5)×4(目标标记方式:视觉平行标记、视觉序列标记、听觉序列标记和视听双通道序列标记)重复测量方差分析发现:目标标记方式主效应显著,F(3,129)=91.70,p<.001,=.681;目标数量主效应显著,F(2,86)=15.33,p<.001,=.263;两因素交互作用显著,F(6,258)=8.55,p<.001,=.166。事后比较发现:听觉序列标记和视听双通道序列标记的数字回忆正确率显著大于视觉平行标记和视觉序列标记(听觉序列标记与视觉平行标记:MD=.066,p<.001;听觉序列标记与视觉序列标记:MD=.010,p=.003;视听双通道序列标记与视觉平行标记:MD=0.63,p<.001;视听双通道序列标记与视觉序列标记:MD=.007,p=.031)。视觉序列标记的数字回忆正确率显著大于视觉平行标记(视觉序列标记与视觉平行标记:MD=.056,p<.001)。而听觉序列标记和视听双通道序列标记间无显著差异(MD=.003,p=.157)。对目标数量主效应进行事后比较发现:目标数量为3与4时的数字回忆正确率无显著差异(MD=-.001,p=.551),但两者均大于数量为5时的回忆正确率(数量3与5:MD=.013,p<.001;数量4与5:MD=.014,p<.001)。

2.5.2 追踪正确率

追踪正确率如表2所示。对追踪正确率进行3(目标数量:3、4、5)×4(目标标记方式:视觉平行标记、视觉序列标记、听觉序列标记和视听双通道序列标记)重复测量方差分析发现:目标标记方式主效应显著,F(3,129)=3.57,p=.016,=.077;目标数量主效应显著,F(2,86)=61.42,p<.001,=.588;两因素交互作用显著,F(6,258)=2.15,p=.048,=.048。事后比较发现,视觉序列标记和视听双通道序列标记的追踪正确率显著大于视觉平行标记和听觉序列标记(视觉序列标记与视觉平行标记:MD=.016,p=.032;视觉序列标记与听觉序列标记:MD=.017,p=.038;视听双通道序列标记与视觉平行标记:MD=.019,p=.025;视听双通道序列标记与听觉序列标记:MD=.020,p=.017);而视觉序列标记与视听双通道序列标记无显著差异(MD=-.003,p=.672);视觉平行标记与听觉序列标记无显著差异(MD=.001,p=.898)。对目标数量主效应进行事后比较发现,3种目标数量两两间差异显著(数量3与4:MD=.020,p=.002;数量4与5:MD=.050,p<.001;数量3与5:MD=.070,p<.001),随着目标数量的增加,追踪正确率显著下降,这与以往研究结论是一致的(Alvarez & Franconeri,2007; Pylyshyn & Storm,1988)。

对两者的交互作用进一步分析发现:当目标数量为3时,4种目标标记方式下的追踪正确率无显著差异,F(3,129)=1.32,p=.270;当目标数量为4时,视觉序列标记的追踪正确率显著大于另外3种标记方式(视觉序列标记与视觉平行标记:MD=.024,p=.038;视觉序列标记与听觉序列标记:MD=.034,p=.019;视觉序列标记与视听双通道序列标记:MD=.027,p=.030),另外3种标记方式间无显著差异(所有的p>.4)。当目标数量为5时,视听双通道序列标记显著大于其他3种标记方式(视听双通道序列标记与视觉平行标记:MD=.041,p=.002;视听双通道序列标记与视觉序列标记:MD=.026,p=.043;视听双通道序列标记与听觉序列标记:MD=.029,p=.019),另外3种标记方式间无显著差异(所有的p>.2)。

从上述多目标追踪任务与数字回忆任务的结果可以看出,目标追踪任务与数字回忆任务间不存在权衡关系:当目标数量为4时,视觉序列标记的追踪正确率最高,而在数字回忆正确率上,视觉序列标记与听觉序列标记、视听双通道序列标记间并无显著差异。说明被试并没有为了在视觉序列标记条件下达到较高的追踪正确率而降低在数字回忆任务上的表现。这表明多目标追踪任务与数字回忆任务间并无违背权衡原则的情况,说明以上有关多目标追踪任务的结论是有效和可靠的。

2.6 小结

实验一结果表明:当目标数量为3时,4种目标标记方式下的追踪正确率无显著差异,说明在追踪难度较小时,不论是视觉单通道、视听跨通道还是视听双通道信息编码和加工都能使被试较好地完成追踪任务。当目标数量为4时,视觉序列标记条件下的追踪正确率最高,说明视觉单通道的目标标记最有效。这可能是由于在追踪难度适中的情况下,注意资源有效集中在单一的视觉通道信息上,促进了信息编码和加工。而当目标数量为5时,视听双通道序列标记条件下的追踪正确率最高,可能是由于在追踪难度较大的情况下,听觉通道对视觉通道的信息加工进行了有效补偿和强化,促进了目标的编码,使目标标记更有效,由此提高了追踪成绩。而目标数量为4时,由于追踪难度为中等,不需要听觉通道的辅助,所以视听双通道标记的优势没有显现出来。

实验一中视觉平行标记条件下追踪正确率较低的原因可能在于:线索阶段目标同时闪烁的时间太短,也即目标标记时间太短,仅为1s。在1s的时间内,被试既要对目标建立索引,又要记忆数字,认知负荷较重,两项任务相互竞争有限的认知资源,造成两项任务的表现均较差。因此在实验二中,适当延长视觉平行标记条件下的目标闪烁时间,进一步探讨不同目标标记方式尤其是视觉标记和听觉标记(视听跨通道标记)对多目标追踪表现的影响。

3 实验二:以字母为身份特征时不同目标标记方式对追踪表现的影响

实验一结果表明在追踪难度较高时,视听双通道序列标记可以使被试更好地完成追踪任务,所以实验二不再考察这一因素,主要探讨视觉平行标记、视觉序列标记和听觉序列标记这三种方式对多目标追踪表现的影响。这里的视觉序列标记仍是为了排除序列加工因素的影响。同时,因为实验一发现当目标数量为3时,4种目标标记方式下的追踪正确率无显著差异,说明目标数量为3时追踪难度较低,不足以区分不同目标标记方式间的差异;所以实验二进一步提高追踪任务难度,设置目标数量分别为4、5、6,考察高任务难度下目标标记方式对追踪表现的影响。

3.1 被试

被试为北京地区在校大学生19名,其中1名被试因追踪正确率低于50%被删除。有效被试18名,其中男生9名,女生9名,年龄范围18~26岁(平均年龄21.8±1.8)。所有被试视力或矫正视力正常,听力正常。

3.2 实验设计

实验设计为3(目标数量:4、5、6)×3(目标标记方式:视觉平行标记、视觉序列标记、听觉序列标记)被试内设计。因变量为追踪正确率和字母回忆正确率。

3.3 实验仪器与材料

与实验一基本相同。不同之处在于实验二刺激呈现区域为屏幕中央960×720 pixel(水平视角102°,垂直视角79.2°)的白线方框内。圆环内部填充大写英文字母,英文字母的选取规则是:单音节、在形状和读音上彼此不易混淆。实验采用的12个大写英文字母分别为A、C、E、I、K、N、O、P、R、T、U、Y,大小约为19.78 pixel(约1.85°,字高),居于圆环中央。字母读音均为女声,音量大小调节至被试觉得合适的程度。

3.4 实验过程

实验过程与实验一的不同之处在于:在实验的开始阶段,有12个内部填充不同大写英文字母的圆环呈现在屏幕上,其中4个、5个或6个圆环被标记为目标。其中视觉序列标记和听觉序列标记的实验过程与实验一基本相同。而在视觉平行标记条件下,目标闪烁时间不是固定的1s,而是随着目标数量的变化而变化,目标数量为4时,闪烁时间为4s,依次类推。

目标标记方式分区组进行,区组顺序在被试间进行平衡。每个区组包括30个试次,3种目标数量条件下各10个试次,被试一共完成90个试次。在每个区组正式开始前,被试先进行6次练习试验,整个实验持续时间约45分钟。

3.5 实验结果

3.5.1 字母回忆正确率

字母回忆正确率如表3所示。对字母回忆正确率进行3(目标数量:4、5、6)×3(目标标记方式:视觉平行标记、视觉序列标记、听觉序列标记)重复测量方差分析发现:目标标记方式主效应显著,F(2,34)=66.78,p<.001,=.797;目标数量主效应显著,F(2,34)=16.97,p<.001,=.500;两者交互效应不显著,F(4,68)=1.91,p=.118。

事后比较发现:视觉平行标记和视觉序列标记的字母回忆正确率均显著大于听觉序列标记(视觉平行标记与听觉序列标记:MD=.075,p<.001;视觉序列标记与听觉序列标记:MD=.073,p<.001);视觉平行标记与视觉序列标记间无显著差异(MD=.002,p=.772)。对目标数量主效应进行事后比较发现:目标数量为4与5时的字母回忆正确率显著大于目标数量为6的情况(数量4与6:MD=.033,p<.001;数量5与6:MD=.026,p=.001);目标数量为4与5时两者差异不显著(MD=.006,p=.101)。

3.5.2 追踪正确率

追踪正确率如表4所示。对追踪正确率进行3(目标数量:4、5、6)×3(目标标记方式:视觉平行标记、视觉序列标记、听觉序列标记)重复测量方差分析发现:目标标记方式主效应显著,F(2,34)=20.22,p<.001,=.543;目标数量主效应显著,F(2,34)=8.40,p=.001,=.331;两因素交互作用显著,F(4,68)=4.33,p=.004,=.203。

事后比较发现:视觉平行标记和视觉序列标记的追踪正确率显著大于听觉序列标记(视觉平行标记与听觉序列标记:MD=.092,p<.001;视觉序列标记与听觉序列标记:MD=.070,p=.001);但两者之间无显著差异(视觉平行标记与视觉序列标记:MD=.022,p=.131)。对目标数量主效应进行事后检验发现:目标数量为4与5时的追踪正确率显著大于目标数量为6时的情况(数量4与6:MD=.041,p=.001;数量5与6:MD=.021,p=.047);目标数量为4与5时两者间差异显著(MD=.019,p=.059)。

对两者的交互作用进一步分析发现:当目标数量为4时,视觉平行标记与视觉序列标记的追踪正确率显著大于听觉序列标记(视觉平行标记与听觉序列标记:MD=.124,p<.001;视觉序列标记与听觉序列标记:MD=.125,p<.001);但两者之间无显著差异(视觉平行标记与视觉序列标记:MD=-.001,p=.956)。

当目标数量为5时,视觉平行标记与视觉序列标记的追踪正确率显著大于听觉序列标记(视觉平行标记与听觉序列标记:MD=.097,p<.001;视觉序列标记与听觉序列标记:MD=.050,p=.044);视觉平行标记与视觉序列标记间差异边缘显著(MD=.047,p=.054)。

当目标数量为6时,视觉平行标记的追踪正确率显著大于听觉序列标记(MD=.056,p=.002);视觉序列标记与听觉序列标记间差异边缘显著(MD=.036,p=.099);视觉平行标记与视觉序列标记间无显著差异(MD=.019,p=.223)。

在实验二中,多目标追踪任务与字母回忆任务也不存在权衡关系。实验结果和结论是有效和可靠的。

3.6 小结

视觉平行标记的标记时间延长后,其追踪正确率与视觉序列标记无显著差异,说明实验一中视觉平行标记的追踪正确率偏低确实是由于目标标记时间过短导致的。视觉平行标记与视觉序列标记的追踪正确率显著大于听觉序列标记,进一步证明了实验一的发现,即在多目标追踪任务中,目标的视觉标记比视听跨通道标记更有效。且这一结果并非是由于目标标记的并行和序列加工的差异所导致,因为在视觉序列标记条件下,目标是依次闪烁的,对目标的标记为序列加工,该条件下的追踪正确率与视觉平行标记无显著差异,但要显著大于听觉序列标记,说明目标标记的有效性不受并行加工或序列加工的影响,而主要受输入通道信息的影响。

4 综合讨论

本研究在多目标追踪的线索阶段赋予每个对象以独特的身份特征,在视觉标记条件下,需要追踪的对象闪烁数次被标记为目标;而在视听跨通道标记(简称听觉标记)条件下,被试仅接收到听觉输入的目标对象身份信息,需要在对听觉信息进行加工的基础上通过视觉搜索确定目标方位。本研究同时考察了目标的平行标记和序列标记是否会对追踪表现产生影响。综合实验一和二的结果发现,在多目标追踪任务中,目标视觉标记条件下的追踪正确率显著大于视听跨通道标记的情况,说明目标的视觉标记比视听跨通道标记更有效,且该有效性不受目标的序列标记或平行标记的影响。本研究中,除了线索阶段目标标记方式的差异外,多目标追踪任务在追踪阶段和反应阶段是完全相同的,所以追踪正确率间的差异可以归结为标记方式有效性的差异。

4.1 线索阶段目标的平行和序列标记及视听双通道编码对追踪表现的影响

平行和序列标记对追踪表现的影响:在多目标追踪的线索阶段,本研究尝试采用听觉和视觉相结合的方式对目标进行标记,因为被试一次只能注意到一个听觉对象(Shinn-Cunningham,2008),所以对目标的视听跨通道标记只能以序列方式进行,这与视觉标记的平行加工不同。所以在实验一和二中均设置了视觉序列标记作为对照条件,以考察目标的平行标记和序列标记对追踪表现的影响。结果发现视觉平行标记和视觉序列标记的追踪正确率无显著差异,说明追踪正确率不受目标的平行标记或序列标记的影响,两种标记方式同样有效。这可能是因为在一定难度范围内,无论平行还是序列标记,需要的注意资源都在注意资源容量有效分配加工的范围内,所以表现出两种标记方式没有差异。

视听双通道编码对追踪表现的影响:当目标数量为5即追踪难度较大时,视听双通道标记方式下的追踪正确率最高,说明视觉与听觉编码的结合促进了目标的信息加工,使目标标记更有效。这一结果提示当任务难度增加时,注意资源在单一通道不同对象间的分配可能会形成竞争,而视听通道以不同方式同时呈现相同的注意信息时,听觉通道信息编码会在一定程度上促进和强化视觉通道的编码,从而使注意资源在中央调控系统得到有效整合和分配,提高了追踪成绩。

4.2 从Visual Index理论与FLEX模型解释视觉单通道与视听跨通道目标标记有效性

根据Pylyshyn的Visual Index理论,多目标追踪的目标标记就是为目标分配视觉索引的过程。而根据Alvarez和Franconeri(2007)的FLEX(a Flexibly allocated indEX)模型,如果FLEX是并行的,则目标标记仍是为目标分配FLEX的过程;如果FLEX是串行的,则目标标记就是FLEX在目标间序列移动,为每个目标方位标记一个占位符的过程。虽然Visual Index理论和FLEX模型都是基于多目标视觉追踪提出的,但根据两者可以推断,在视觉标记条件下,视觉系统可以直接为闪烁的目标分配视觉索引或FLEX,不需要耗费额外的资源;而在视听跨通道标记条件下,被试首先要加工听觉通道输入的信息,再通过视觉通道来确定目标的方位,存在一个跨通道信息转换的过程。在该过程中,或者由于认知负荷较大,占用了额外的有限资源;或者由于在视听跨通道转换过程中容易出现误差或加工困难,都可能导致对目标建立标记困难或不牢固,使多目标追踪表现降低。并且在本研究中,因为视听跨通道标记需要被试先对听觉通道输入的信息进行加工,再通过视觉通道确定目标方位,该过程不可能发生在前注意阶段,因此需要注意阶段的注意资源的有效参与。而在单一视觉通道呈现的情况下,不排除目标标记发生在前注意阶段的可能性。同时,因为视觉平行标记和视觉序列标记的追踪正确率无显著差异,即追踪表现不受目标的平行加工或序列加工的影响,表明不论是Visual Index理论的视觉系统为目标客体同时分配视觉索引,还是FLEX模型的同时为每个目标分配一个FLEX或单个FLEX在目标方位间的序列移动以标记占位符,这些标记方式都是同等有效的。

5 总结与展望

综上所述,本研究显示在多目标追踪的线索阶段,目标视觉标记的追踪正确率显著高于目标视听跨通道标记的情况,说明目标的视觉标记比视听跨通道标记更有效,且该有效性不受目标的序列标记或平行标记的影响。表明在目标的视听跨通道标记过程中,可能消耗了额外的认知资源或更容易出现误差,导致其有效性较低。而当追踪难度较大时,视听双通道标记方式下的追踪正确率最高,说明视觉编码与听觉编码的结合能够使目标标记更有效。

本研究探讨了目标视听觉编码对追踪表现的影响,但在视听跨通道或双通道标记过程中,听觉与视觉通道的信息编码是如何转化及在中枢系统融合的,这种跨通道或双通道信息加工对注意资源分配及其影响的认知与神经机制需要在以后行为与神经层面的研究中进一步探讨。在难度控制方面,本研究探讨的主要是中低难度范围内的视听觉编码对追踪表现的影响,对于高认知负荷的注意追踪任务的视听觉通道编码和注意资源分配机制,还有待于进一步研究。此外,在以后的研究中,可以提高实验材料和情境的生态化程度(如采用面孔与名字、表情与情绪状态等社会情境的信息),进一步探讨生态化情境下动态信息加工的规律。

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