PARTE SECONDA: L’UTENTE

Parte seconda: indice delle lezioni La visione Il colore Udito, tatto, sistema motorio Memoria e attenzione

LA VISIONE

Scopo di questa lezione Introdurre brevemente i meccanismi della percezione visiva dell’uomo

Temi Un modello dell’utente La percezione visiva Vedere e pensare

Un modello dell’utente

L’UTENTE Model Human Processor (Card, Moran, Newell, 1983)

Model Human Processor

La percezione visiva

L’occhio I raggi luminosi passano attraverso il cristallino e vengono messi a fuoco sulla retina La pupilla controlla la quantità di luce che entra nell’occhio, variando il proprio diametro (7-8 mm  2-3 mm) cornea cristallino retina fovea nervo ottico pupilla iride umor vitreo

La retina recettori - coni - bastoncelli tessuto nervoso fibre nervo ottico recettori - coni - bastoncelli impulsi nervosi Gli impulsi nervosi vengono convogliati dalle fibre del nervo ottico verso la corteccia visiva, che si trova nella parte posteriore del cervello

Recettori Coni sensibili ai colori sono più numerosi al centro (fovea) 6 ml per occhio Bastoncelli sensibili all’intensità della luce non discriminano i colori visione notturna e percezione del movimento sono più numerosi in periferia 120 ml per occhio (Vengono attivati dei processi fotochimici che generano impulsi elettrici nelle fibre nervose cono bastoncello

Disposizione dei coni e bastoncelli sulla retina Al centro (fovea): visione più acuta; in periferia: visione del movimento

Messa a fuoco Muscoli ciliari cristallino fovea (molti strati sottili di tessuto cristallino, “a cipolla”) fovea Most of the bending of the light rays (refraction) occurs at the cornea. The lens also bends the light but to a lesser extent. The lens does a sort of fine tuning to insure that the image is sharply focused on the retina. I muscoli ciliari fanno aumentare o diminuire lo spessore del cristallino per la messa a fuoco (lente a lunghezza focale variabile)

Acuità visiva  Capacità dell’occhio di distinguere due punti vicini E’ misurata dall’angolo minimo sotto cui devono essere visti perché l’occhio li percepisca separatamente Se tale angolo vale 1’, le loro immagini si trovano sulla retina a una distanza di 5 µm e stimolano due elementi non contigui della stessa, condizione indispensabile perché siano visti distinti da un occhio normale. NB: 1° (grado) = 60’ (minuti) = 3600’’ (secondi)

Misura dell’acuità visiva Si misura in valori reciproci dell’angolo visivo minimo alla quale due punti non appaiono più separati Esempio: Se tale l’angolo è di 2’ l’acuità visiva è pari a 1/2, ossia a 5/10 (non è la metà del normale, poiché l’acuità visiva normale è 11/10). L’acuità visiva dipende dall’età del soggetto (tende a diminuire dopo i 70 anni), dallo stimolo, dalle caratteristiche dell’occhio, dall’integrità dei coni, ecc. L’acuità visiva è massima in corrispondenza della fovea centrale, e diminuisce verso la periferia.

Movimenti oculari Saccadi Movimenti oculari molto veloci (possono superare i 400°/sec) e molto brevi (20~50 msec, durante i quali la visione è soppressa), che hanno il compito di spostare l’asse visivo durante l’esplorazione di una scena (fino a 4/5 volte al sec). Fissazione Pausa tra due saccadi successive; rappresenta l’intervallo di tempo durante il quale viene acquisita l’informazione visiva (~60-700 msec) Scanpath Tracciato bidimensionale che gli occhi compiono durante l’esplorazione di una scena, composta da una successione di saccadi e di fissazioni (durata tipica saccade+fissazione: 230 msec) NB: Il movimento delle saccadi è di tipo “balistico”, cioè non ci sono correzioni durante il movimento

Movimenti oculari: esempio fissazione fissazione saccade

Movimenti oculari: durata e ampiezza

Eye tracking Una sorgente di infrarossi colpisce la cornea generando il riflesso corneale che rende luminosa la pupilla; Una videocamera riprende la posizione della pupilla e un software opportuno ricostruisce il movimento compiuto dallo sguardo del soggetto durante l’esplorazione della scena

Eye tracking (segue) Oggi esistono apparecchiature non invasive La taratura viene fatta molto velocemente fissando una ventina di punti che appaiono in posizioni diverse dello schermo

Esempio: analisi dei movimenti oculari

Fonte: Laboratoire LPEQ, Università di Nizza http://www.unice.fr/LPEQ/equipe1.htm

Ricerca di una particolare voce nella home page di Yahoo Ricerca di una particolare voce nella home page di Yahoo. La linea inizia dal verde (in alto), e termina col rosso, sulla scroll bar (l’utente ha scrollato verso il basso) Eye Tracking on the Internet Jill Newman Human Computer Interaction Lab Cornell University December 13, 2001

Eye tracking: video Nella lettura di pagine web: http://it.youtube.com/watch?v=OiYZyPqrqsA http://it.youtube.com/watch?v=zxsT8FWsueo&feature=related

Movimenti oculari in funzione del compito 1. Esame libero del quadro Gli altri diagrammi corrispondono a specifici task chiesti all’osservatore, come segue: 2. Esame dell’ambiente materiale 3. Esame dell’età delle persone 4. Che cosa facevano prima dell’arrivo del visitatore inatteso? 5. Ricordare gli abiti indossati dalle persone 6. Ricordare la posizione delle persone e degli oggetti nella stanza 7. Quanto tempo il visitatore inatteso è stato lontano dalla famiglia? (Citato in R.Bolt, The Human Interface, 1984) (Yarbus, 1967)

Movimenti oculari in funzione del compito (spiegazione della slide precedente) Esame libero del quadro Gli altri diagrammi corrispondono a specifici task chiesti all’osservatore, come segue: 2. Esame dell’ambiente materiale 3. Esame dell’età delle persone 4. Che cosa facevano prima dell’arrivo del visitatore inatteso? 5. Ricordare gli abiti indossati dalle persone 6. Ricordare la posizione delle persone e degli oggetti nella stanza 7. Quanto tempo il visitatore inatteso è stato lontano dalla famiglia?

Vedere e pensare

Visione e pensiero I dati ricevuti dall’apparato visivo vengono elaborati dal nostro cervello in modo molto complesso Noi “vediamo” la profondità del campo visivo, la dimensione relativa degli oggetti, riconosciamo uno stesso oggetto anche quando è parzialmente nascosto, vediamo in modo diverso a seconda del contesto… … a volte i meccanismi di elaborazione vengono “ingannati” dall’immagine che percepiamo (“illusioni ottiche”) In sintesi: noi non vediamo “quello che c’è”, ma ciò che il nostro cervello ci fa vedere

Esempio: percezione della luminosità Quanto chiaro e quanto scuro vediamo in una regione del campo visivo non dipende solo dall’intensità dello stimolo fisico, ma anche dal contesto (contrasto)

Bande di Mach Anche se ogni banda è uniforme, vediamo la zona di sinistra più scura, perché vicina a una banda più chiara… … e la zona di destra più chiara, perché vicina a una banda più scura

Bande di Mach

I riquadri chiari in ombra hanno lo stesso tono di grigio dei riquadri scuri alla luce

I riquadri chiari in ombra hanno lo stesso tono di grigio dei riquadri scuri alla luce

Esempio: percezione della dimensione e della distanza  ’ Due oggetti della stessa dimensione a distanze diverse hanno angoli visuali diversi: le immagini sulla retina hanno dimensioni diverse… …tuttavia riconosciamo che hanno la stessa dimensione (“legge della costanza della dimensione”)

Gustave Caillebotte

Esempio: percezione della dimensione e della distanza (segue)  Due oggetti di dimensioni diverse a distanze diverse possono avere lo stesso angolo visuale… … eppure riconosciamo che hanno dimensioni diverse

Ma il contesto può anche ingannarci…

A destra la illusione di Ponzo

Illusione di Muller-Lyer, forse dovuta a una falsa applicazione della legge della costanza della dimensione (la figura in alto appare convessa, e quindi lo spigolo appare più vicino, la figura in basso appare concava, e quindi lo spigolo appare più lontano)

Il contesto visivo, le nostre attese e la nostra esperienza passata ci permettono di “vedere” le immagini dubbie in un determinato modo: Qui vediamo un segmento “dietro” una figura verticale Qui vediamo un cubo “dietro” una superficie bucata

Un altro esempio Auto oasa Qui vediamo una “o” Qui vediamo una “c”

The distorted room seen above is named after the American ophthalmologist Adelbert Ames, Jr., who first constructed such a room in 1946. He based his design on a concept originally conceived by Hermann Helmholtz in the late 19th century. There are two illusions associated with the Ames Room. First the room appears cubic when viewed monocularly from a special viewing point (the true shape of the room is trapezoidal). Secondly, within an Ames Room people or objects can appear to grow or shrink when moving from one corner to the other. When you look (through a peephole -- to remove any cues from stereopsis) into an Ames Room, the room looks normal and cubic, but its true shape is cleverly distorted. The floor, ceiling, some walls, and the far windows are actually trapezoidal surfaces. Although the floor appears level, it is actually at an incline (the far left corner is much lower than the near right corner). The walls appear perpendicular to the floor, although they are actually slanted outwards. La camera di Ames (1946)

Viewing point This diagram shows how the Ames Room forms an identical image of a normal cubic room on your retina. If a straight line (representing a ray of light) is drawn from one corner of an imaginary cubic room to your eye, the corner can meet this ray at any point along its length and still appear cubic. Since the two visible corners of the room subtend the same visual angle to the eye through the peephole, the two corners appear to be the same size and distance away. The left corner, however, is actually twice as far away as the right corner. When the view sees the room from another angle the true shape of the room is revealed. The retinal image produced by the distorted room is identical with (and therefore indistinguishable from) that of a normal cubic room. In fact, there are an infinite number of possibilities that will give rise to this same retinal image. How does your visual system discard this infinity of possible Ames Rooms and settle on one single interpretation?

In assenza di contesto, alcune figure possono essere ambigue

Letture a complemento di questa lezione Nel libro di testo: Cap.1: L’uomo (pagg.3-13)