Исследование алфавита знаков для кодирования информации

1.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
Исследование алфавита знаков для кодирования информации
Цель занятия – исследовать эффективность опознания знаков
визуальной информации.
Теоретическое обоснование
Эффективность выполнения операций визуального поиска,
обнаружения, идентификации и опознания (декодирования)
сигналов зависит от способа кодирования информации.
Эргономическая оценка способов кодирования алфавитов
графических знаков проводится по независимым параметрам
категории кода, длины алфавита знаков и уровня кодирования.

2.

Категория кода – способ кодирования условными знаками, буквами,
цифрами, цветом, яркостью, размером, частотой мельканий и так далее.
Длина алфавита – число знаков в наборе, используемом для передачи
сообщения. Ограничением длины алфавита одномерных сигналов для передачи
информации человеку является различная чувствительность его анализаторов
(органов чувств). Оптимальные условия различения знаков создаются тогда,
когда различие между двумя одномерными сигналами превышает пороговую
величину в несколько раз. В обычных (не лабораторных) условиях эта величина
колеблется от 4 до 16 раз в зависимости от качества используемого
различительного признака (так называемый оперативный порог различения).
Уровень кодирования – мерность кода. Многомерное кодирование
предполагает использование одновременно нескольких различительных
признаков, например, формы и размера; формы, размера и цвета; формы,
размера, цвета и яркости и так далее. В данной практической работе
используется максимальная мерность кода, равная 4.

3.

Методика выполнения задания
Используемые в задании алфавиты состоят из знаков в виде
геометрических фигур. Для построения алфавитов применяются четыре
категории кодирования.
Форма. Используются 4 геометрические фигуры: треугольник (Т),
квадрат (К), пятиугольник (П) и шестиугольник (Ш) (рисунок 5).

4.

2. Размер. Каждая из фигур применяется в четырёх размерах по
одной из сторон фигуры: I - 6 мм, II - 9 мм, III - 14 мм, IV - 20 мм. Размеры
фигур на примере квадрата показаны на рисунке 6. Шкала размеров
строится по логарифмической зависимости с округлением.

5.

3. Пространственная ориентация. Признаком пространственной ориентации служит
положение утолщённой линии контура относительно горизонтальной или вертикальной оси.
Для кодирования признака пространственной ориентации используются буквенные
обозначения A, B, C, D. Положения A и B являются зеркальными относительно
горизонтальной оси, положения C и D – зеркальными относительно вертикальной оси.
Примеры пространственной ориентации для всех геометрических фигур предлагаемого
алфавита показаны на рисунке 7.
D
D
C

6.

4. Цвет. В предлагаемом алфавите используются 4 варианта цвета
графических знаков: красный (К), синий (С), зелёный (З) и чёрный (Ч).
Примеры цветов для различных графических знаков приведены на рисунке 8.

7.

В практической работе используются следующие алфавиты, сочетающие
три двумерных категории, три трёхмерных категории и одну четырёхмерную
категорию.
Длины алфавитов:
двумерного – 4 х 4 = 16 знаков
трёхмерного – 4 х 4 х 4 = 64 знака
четырехмерного 4 х 4 х 4 х 4 = 256 знаков

8.

Категории формы и ориентации – ориентация показана утолщением одной из
сторон геометрической фигуры и шифруется буквами латинского алфавита:
верх – A; низ – В; слева – С; справа – D (пример в таблице 3).
С
С
С
С

9.

10.

11.

С
С
С
С

12.

С
С
С
С

13.

С
С
С
С

14.

Все варианты знаков предъявляются на экране компьютера. Знаки
предъявляются реципиенту по одному в случайном порядке (можно
использовать таблицу случайных чисел). Время экспозиции составляет:
для двумерных знаков – 50 мс;
для трёхмерных знаков – 60 мс;
для четырёхмерных знаков – 70 мс.
За экспозицией знака на экране даётся светлое послеэкспозиционное поле.
Задача испытуемого состоит в опознании предъявленного знака по заданному
комплексу параметров:
- форме и размеру (ФР);
- форме и ориентации (ФО);
- форме и цвету (ФЦ);
- форме, размеру и цвету (ФРЦ);
- форме, размеру и ориентации (ФРО);
- форме, ориентации и цвету (ФОЦ);
- форме, размеру, ориентации и цвету (ФРОЦ).

15.

Ответ даётся в речевой форме, например, «Треугольник синий, размер III»,
или «Пятиугольник красный, размер IV, ориентация D». Регистрируются ответы
испытуемого и значения латентного периода сенсоречевой реакции. Допускается
ответ в письменной форме в таблицу 9 по вышеприведенным словосочетаниям с
фиксацией времени окончания записи (латентного периода сенсомоторной
реакции).
Для сокращения времени сенсомоторной реакции рекомендуется давать
ответы в следующей форме (только прописными буквами):
- категория ФР:
Ф – Т, Р – II или Ф – Ш, Р – IV;
- категория ФО:
Ф – К, О – С или Ф – П, О – А;
- категория ФЦ:
Ф – П, Ц – К или Ф – Т, Ц –С;
- категория ФРЦ:
Ф – К, Р – I, Ц – З или Ф – Ш, Р – IV, Ц – Ч;
- категория ФРО:
Ф – Т, Р – II, О – В или Ф – П, Р – III, О – С;
- категория ФОЦ:
Ф – К, О – В, Ц – Ч или Ф – П, О – D, Ц – З;
- категория ФРОЦ: Ф – Т, Р – I, О – А, Ц – К или Ф – Ш, Р – II, О – С, Ц – З.
Каждому из испытуемых предъявляется по три знака в каждой из
приведенных категорий.

16.

Инструкция испытуемому (реципиенту): «По сигналу «Внимание» на экране Вам
будет предъявлен знак. Вы должны опознать знак и назвать (записать) его параметры».
Перед началом занятия студентам следует ознакомиться с алфавитами знаков и
провести тренировочные пробы на опознание.
Таблица 9 - Форма протокола занятия
Дата:
Фамилия и инициалы испытуемого:
Время опыта:
Преподаватель:
№
Алфавит
знаков
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
ФР
…
…
ФО
…
…
ФЦ
…
…
ФРЦ
…
…
ФРО
…
…
ФОЦ
…
…
ФРОЦ
…
…
Предъявленный знак
(заполняется
исследователем)
Латентный период
реакции, с
Ответ
испытуемого

17.

Обработка результатов
Установить частоту правильного опознания двумерных, трёхмерных и четырёхмерных
знаковых сигналов при использовании различных сочетаний кодовых категорий. Результаты
частоты правильного опознания представить в таблице 10.
Определить среднее значение латентного периода реакции испытуемого при работе с
различными многомерными алфавитами по формуле (2.1).
1 n
N Ni .
n i 1
В формуле (2.1)
N
i
N
(2.1)
- среднее значение величины латентного периода реакции;
- значение латентного периода реакции в i-том опыте;
n – число опытов в данной категории кодирования.
В дальнейшем на основании обработки данных по опознанию многомерных знаков
(сигналов) можно дать заключение о зависимости эффективности процесса опознания от
особенностей алфавита знаков, значимости различных категорий кода в алфавитах и о
закономерностях использования многомерного кодирования для передачи визуальной
информации человеку-оператору. Для этого следует определить среднее квадратическое
отклонение латентного периода реакции при работе с различными алфавитами, проверить
распределение эмпирических данных по t – критерию Стьюдента – Фишера.

18.

Результаты средних значений латентного периода реакции представить в таблице 10.
Таблица 10 – Точность опознания многомерных сигналов
Частота правильных ответов для категорий
Алфавиты
формы
размера
ориентации
цвета
N
ФР
-
ФО
-
ФЦ
-
-
ФРО
-
ФРЦ
ФОЦ
ФРОЦ
-
-
-