Transfer of contextual cueing in full-icon display remapping

Zhuanghua Shi，Xuelian Zang，Lina Jia，Thomas Geyer，Hermann J. Muml;uller

摘要：不变的空间情景可以加快视觉搜索，这种效应被称为情景线索(例如，Chunamp;Jiang，1998)。然而，破坏学习到的场景布局会消除这种效果。在当前基于触摸的移动设备中，如iPad，当场景模式改变时，图标会被打乱和重新映射。然而，这种重新映射也也破坏了图标之间的空间关系，这可能会妨碍可用性。在本研究中，我们研究了四种不同的场景重映射方法对情景线索的传递：位置-顺序不变、全局旋转、局部不变和中心不变。我们使用全图标横向模式进行训练，同时使用横向和纵向模式进行测试，以检查线索是否转移到纵向模式。结果显示，只在局部不变和中心不变的条件下，情景线索发生了迁移。我们认为这些结果意味着目标位置的可预测性是情景线索迁移的关键因素，因此，我们针对移动设备的图标进行了重映射设计。

关键词：情景线索；视觉搜索；移动界面；图标重映射

引言

不变的视觉情景为指导视觉搜索和焦点注意选择提供了重要的空间线索。重复暴露于相同的搜索场景安排有助于促进反应时间(RT)的表现，这种效应被称为情景线索效应(Chun, 2000; Chun amp; Jiang,1998; Chun amp; Nakayama, 2000)。在他们的开创性研究中，Chun和Jiang（1998）让他们的观察者在一组干扰字母“L”中寻找一个目标字母“T”。参与者不知道的是，一半的场景包含相同的目标项和干扰项（即旧的场景），而另一半包含新异布局（即新异场景）。主要的结果是，相对于新异场景，旧的场景的搜索反应时更快，这是在短期训练后产生的效果。有趣的是，当在“旧—新”识别测试中询问观察者在搜索任务结束时的重复场景时，他们的表现只是偶然的。从这些发现中，Chun和Jiang (1998)总结出（a）情景线索可以更快地引导焦点注意指向目标位置。（但是看Kunar, Flusberg, Horowitz, amp; Wolfe[2007]，有证据表明，情景线索也可能有助于后感知过程），并且（b）线索效应来源于对项目空间排列的内隐记忆。此后，线索效应在一些进一步的研究中得到了阐述。 (Chun, 2000;Chun amp; Jiang, 1998; Chun amp; Nakayama, 2000; Conci,Sun, amp; M uml;uller, 2011; Conci amp; von M uml;uhlenen, 2009,

2011; Geyer, Shi, amp; M uml;uller, 2010; Jiang amp; Wagner,2004; Kunar, Flusberg, amp; Wolfe, 2006).Jiang 和Wagner (2004; see also Brady amp; Chun, 2007, or Olson amp; Chun, 2002)，结果表明，情境线索分别由两个不同的空间记忆系统支持（即局部学习）和由干扰物形成的整个布局（即整体学习）。此外，Kunar等人（2006）还表明，非空间属性，如背景颜色，也可以促进反应时间。情景学习也受到选择性注意的影响：在实验过程中，只有一些项目的排列，特别是那些共享目标颜色的项目，才会被学习到(e.g., Geyer et al.,2010; Jiang amp; Leung, 2005)。

然而，情景线索在多大程度上能够适应已习得表现的变化仍存在争议。例如，Jiang和Wagner（2004）报告说，即使学习到的场景沿着水平显示轴、垂直显示轴或以不同的大小（压缩或扩展）移动，情景线索仍然是可靠的。其他研究(Bradyamp;Chun，2007；Olsonamp;Chun，2002)表明，情景线索在大约50%到75%的陈列项目的变化中保存下来；也就是说，即使在试验中只重复显示的一半或一个象限时，线索也是可靠的。另一方面，Olson和Chun（2002）报告，当新的干扰物出现在目标和旧的干扰物之间时，线索效应被破坏，例如，当目标出现在左半部分，而旧的干扰物出现在场景的右半部分。其他几项研究证实，当目标在重复场景中重新定位时，情景线索会减少，因此变得不可预测 (Chun amp; Jiang,1998; Manginelli amp; Pollmann, 2009; Olson amp; Chun,2002; Wolfe, Klempen, amp; Dahlen, 2000)。相比之下，情境线索效应对可预测的目标位置变化仍然有效(Conci amp; M uml;uller,2012; Conci et al., 2011)。Makovski and Jiang (2010)认为基于不变情境的可预测性是情境线索的关键因素，他们发现线索效应随着目标离学习位置的距离而降低；事实上，当目标与之前的干扰物交换其位置时，甚至存在反应时间成本。在三维(3D)场景搜索中也有类似的发现(Chuaamp;Chun，2003)，在训练中，情境线索随着视点与测试呈现的角度差异的增加而减少（实验分为训练和测试阶段，测试阶段包含修改后显示）。

尽管大多数关于情景线索的研究都是使用具有固定数量项目的一致（空间不变）搜索场景进行的（例如，一个目标和 11 个干扰项呈现在不可见的 6times;8 矩阵中，总共 48 个位置），这些研究都没有考察过显示方向的变化对线索效应的影响。尽管改变场景模式（以及相应的项目重新映射）很少发生在标准（即实验场景）场景。切换场景模式是当前基于触摸的移动设备中的一个常规程序。有趣的是，对于这些设备，只有一种类型的项目或图标重新映射方法可用：通过保持所有图标的位置顺序（从左到右到下）不变，图标的位置被重新映射到另一个场景(纵向模式）（见图1a、b）。尽管这种重映射方法保留了位置顺序和80%的水平图标间关系(在4·6个图标矩阵中，如图1a，b所示)，但它破坏了几乎所有的局部图标关系，特别是当场景排列为矩形时（与几乎所有的移动设备一样）。然而，基于上述情景线索研究，当显示方向从横向转变为纵向模式，图标以标准位置顺序的方式重新映射时，如果不是完全消除，也可能会减少。鉴于这一点，提出一个有趣的问题：有没有其他改进的图标重映射方法，这样重映射可以提高用户在日常场景模式变化的情况下的表现？在本研究中，通过使用情景线索效应作为一个工具来评估各种场景—重映射技术的有效性，我们解决了这个问题；也就是说，也就是说，从一种场景模式到另一种场景模式的保留情景线索被视为给定重新映射方法的值的指标。

除了位置顺序重映射方法外，还有其他几种（简单的）重映射方法也是可能的。例如，最自然的方法之一是将整个场景沿顺时针方向旋转90°(单个图标沿逆时针方向旋转90°，以保持其外观恒定；参见图1c)。这样的全局旋转类似于在我们的物理世界中一个对象的旋转（例如，想象您旋转一个有多个钥匙的钥匙柜）。或者，并基于上述关于情景线索的研究 (e.g., Brady amp; Chun,2007),个体还可以尝试尽可能完整地保留整个配置中的相关关联。有两种方法可以最大化这种局部不变量。 一种是将场景细分为几个局部区域，并在图标重新映射后保留这些局部区域在整个配置中的位置（图 1d）。另一种方法是在重新映射的场景中保持场景中心不变(图1e)。

为了研究这些不同的场景-重映射方法如何影响记忆表现，我们在四个独立的实验中检验了情景线索效应。每个实验都检查了一种场景重映射方法。为了模拟基于触摸的图标场景和被试的主动触摸动作，我们在四个实验中使用真实的桌面图标作为搜索项目，并将它们呈现在触摸显示屏上。

图1

图1：场景布局和重新映射方法的示意图。(A)以横向模式场景布局；每个数字表示一个单独的图标。(B)通过位置顺序不变重映射方法获得的纵向场景布局；箭头表示从横向到纵向模式的顺序重映射图标。(C)通过全局旋转重映射方法获得的纵向场景布局；箭头表示从横向到纵向模式的旋转方向。(D)通过局部不变重映射方法获得的肖像场景布局；景观和肖像模式之间的圈状区域保持不变。(E)通过中心不变重映射方法获得的肖像场景布局；圈出的区域是不变的。

方法

被试

共40名观察者参加了实验（每次实验10人，平均年龄分别为27.9岁、26.2岁、25.5岁、27.3岁，实验1-4的女性人数分别为7岁、6岁、6岁、5岁）。所有患者的视力均为正常或矫正至正常（包括色觉）。他们在实验前给予书面同意，并以每小时获得8美元的报酬参加实验。被试并不知晓该研究的意图。

仪器和刺激

实验在一个光线昏暗的室内进行(环境光：4.36cd/m²)。视觉刺激显示在一个23英寸的多点触控液晶显示器(HP2310ti)上，空间分辨率设置为1920times;1080像素。为了让参与者的触控操作更舒适，屏幕面板被放置在倾斜45°的桌子上。观看距离约为40厘米，参与者的头部位置由下巴固定。24个典型的计算机图标（从每个观察者的48个候选图标1中随机选择）被呈现在一个看不见的6times;4个水平网格（24°times;16°视角）或4times;6个垂直网格（24°times;16°视角）中。目标物是顶部覆盖复合字母“T”的图标(对应于1.6°times;1.6°；亮度35.67cd/m²；见图2)。使用这种复合目标字母有两个原因：第一，为了避免目标和其他一些（干扰物）字母之间的干扰，第二，为了使复合字母和图标在亮度水平上具有可比性。搜索场景的背景被设置为灰色(16.56cd/m²)。为了增强全局空间“格式塔”（即场景为横向或纵向模式），我们添加了一组六个直立的白色三角形 (130.5cd/m²)，背景为灰色 (19.62cd/ m²) 在横向场景下方（图 2a）或纵向场景左侧（图 2b）。三角形阵列旨在作为实验中的全局地标，指示场景模式的变化。 除了Psych工具箱（Brainard, 1997; Pelli, 1997）之外，该实验程序由 Matlab（Mathworks Inc., Natick, MA）开发和控制。通过触摸屏记录响应时间。为了确定反应的开始，在触摸屏和被试之间放置了一个额外的输入按钮(连接到NIPXI系统)，用于启动任务和指向运动。

图2

图2：实验中的示例。(A)横向场景的示例。在本例中，“Apple”图标（第二行，最右的列）是搜索目标。(B)纵向场景的示例。在这种情况下，通过保持位置顺序以从左到右和从上到下的方式保持不变，将图标从景观模式中重新映射出来（实验1）。(C)目标图标的顶部覆盖层(一个复合字母lsquo;Trsquo;)

设计和程序

本研究采用三因素被试内设计，场景模式（横向、纵向）、情景线索（旧的、新的）、以及实验阶段（1-9）作为自变量。从 24 个可能的目标位置中，我们随机选择12个目标位置用于旧场景中，另外12个位置用于新异场景。通过这种方式，目标在24个可能的位置点中的任何一个都同样有可能出现。为了在新旧配置之间有足够的差异，并控制图标的相似性，我们从48个典型的候选图标中选择了24个图标，并分配到随机位置。每个新的目标位置都与新生成的干扰图标配对，而每个旧的目标位置在每个实验开始时都与随机选择的干扰图标配对，并用作旧的横向场景。这些旧的横向场景也用于定义重新映射的旧纵向场景。

重新映射如下：

1. 实验1（位置顺序不变式）。纵向模式下的图标的位置顺序（从左到右，从上到下）与横向模式下的位置顺序相同(图1b)。这种方法被用于目前大多数移动设备的图标的重排。
2. 实验2（全局旋转）。 横向场景作为一个整体，顺时针旋转了90°进入纵向模式，同时保留了各个图标的（直立）方向。通过这种全局旋转，图标的全局和局部关系在场景变化时旋转了90°（图 1c）。
3. 实验3（局部不变）。为了尽可能保持局部（和全局）空间布局，实验3的场景被分为四个外围区域和一个中心区域，每个区域由四个图标组成(见图1d中的圈状区域)。这四个“角”和中心区域的位置在场景模式的变化中保持不变。只有剩下的4个项目(即图1d中的图标3、4、21和22)改变了它们的相对位置。与全局旋转类似，通过局部不变变换，所有图标之间的局部关系在场景变化中被保留。
4. 实验4（中心不变式）。在实验4中，我们尽可能地保留了中央场景区域（即保留中心最大值正方形区域），而不是将场景划分为多个区域。如图1e所示，中心4·4矩阵中的图标位于相同的位置。此外，最外层的四个（角落）图标也没有变化。只有其余四个图标(图1e中的7、12、13和18)改变了它们的位置。

每个实验包括三个连续的阶段：学习、测试和识别。在学习阶段，有3个进程，每个进程包含5小节，每个小节包含24个试次。为了使实验尽可能短，学习阶段只包含12个重复横向布局，以促进学习效应（每个重复场景在每个小节中重复两次）。迁移阶段有四个小节，每个小节包括24次试次。在这些试次中，有一半为重复场景，另一半为新异场景。在每个试次开始时，都会随机产生新异场景。迁移阶段的场景模式顺序是固定的：横向（L）、纵向（P）、纵向（P）和横向（L）。 具有横向模式（即未转换）的第一个迁移阶段旨在测试标准的情景线索效应。最后一个迁移阶段旨在考察情景线索是否仍由包含不同场景模式的两个中间时期表现出来。 为了避免重复效应造成的混淆，我们以这样一种方式随机呈现

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