刺激相似性和干扰项数量如何共同决定视觉搜索的反应时间?

目标与干扰项的相似性以及干扰项数量如何共同影响视觉搜索速度,包括相似性极高时出人意料的情况。

直接答案

在视觉搜索中,干扰项越多,反应时间通常越长,但增长有多陡取决于目标与干扰项的相似程度。出人意料的转折是:当相似性极高时,搜索可以变得很快,而且几乎不受干扰项数量影响——所以高相似性并不总意味着搜索缓慢[1]。

4篇文献引用

本文由 WisPaper 驱动的搜索和论文分析生成。

为什么相似性和干扰项数量会相互影响

一个常见的直觉是:干扰项越多,找到目标所需的时间越长;目标越难与干扰项区分,这种代价的增长就越陡。在一组实验中,参与者在干扰项中寻找一个颜色与众不同的目标,同时研究者系统性地改变目标与干扰项之间的颜色相似性以及画面中干扰项的数量[1]。搜索时间随干扰项数量增加而延长,但增加幅度——即搜索斜率——并不是相似性的简单镜像[1]。

这种关系比一条直线更微妙。当目标和干扰项的颜色极其相似——在色轮上相差约20度以内——搜索非常高效,斜率接近零,也就是说增加更多干扰项几乎不会让人变慢[1]。这与“高相似性必然导致缓慢的序列搜索”的普遍假设相矛盾[1]。

高效搜索与低效搜索分别是什么样

在高效搜索中,增加干扰项时反应时间基本保持不变;在低效搜索中,每增加一个干扰项都会带来明显的延迟。颜色实验发现了对数形式的搜索斜率,其大小与阵列中的项目数量成反比,而且斜率以非单调的方式取决于相似性[1]。所以实际的答案并不是简单的“干扰项越多代价越大”——代价取决于目标在特征空间中相对于干扰项的位置。

另一项关于面孔搜索的研究发现,反应时间随干扰项数量增加而延长,但在某些条件下增加幅度可能很小[2]。这与“干扰项数量有影响,但其作用受刺激集合和任务塑造”的观点一致。

相似性效应随时间展开,也体现在眼动中

相似性并非只在某一瞬间起作用。一项研究考察了相似性效应的时间进程,发现目标与干扰项的相似性以及干扰项之间的相似性都会影响知觉和决策过程,而且这些效应在一次试验内会发生变化[4]。这表明相似性和干扰项数量的共同影响并非在搜索开始时固定不变,而是随着搜索的进行而演变。

一项伪真实搜索任务中的眼动研究分别操纵了目标与干扰项的相似性以及较不显眼干扰项的数量[3]。研究发现,眼跳需要时间才能正确指向目标;而一个高显著性的独项在搜索过程中只捕获了极少的眼跳,尽管它在自由观看时很早就被选中[3]。这与“早期注意可能被显著性吸引,而目标导向的搜索需要时间才能启动”的观点相符,或许有助于解释为什么相似性和干扰项数量会相互影响,而不是简单叠加。

这对预测搜索时间意味着什么

如果想预测一次视觉搜索需要多长时间,你需要同时知道干扰项有多少以及它们与目标有多相似——但相似性的影响并非单调。在某些条件下,极高的相似性可以产生斜率接近零的高效搜索[1]。这一发现的适用范围是颜色变化系统的颜色独项搜索;这些研究并未确立它是否能推广到其他特征或真实场景。

最稳妥的总结是:干扰项数量决定了潜在的代价,而相似性决定了这种代价增长有多陡——在极端相似的情况下,代价几乎可以消失[1]。相似性效应在一次试验过程中也会变化[4],因此单一的斜率或平均反应时间可能掩盖重要的动态变化。

本文引用的文献

1

目标—干扰项相似性可预测视觉搜索效率,但仅适用于高度相似的特征

目标与干扰项的相似性和干扰项数量共同影响视觉搜索,但即使颜色极其相似(在颜色空间中≤20°),搜索也可以非常高效、斜率接近零,这与“高相似性总是导致缓慢搜索”的假设相反。

2

图像质量、朝向和刺激相似性对面孔视觉搜索的影响

在面孔视觉搜索中,反应时间随干扰项数量增加而延长,不过在有些条件下增加幅度可能很小。

3

评估自上而下和自下而上加工对平行视觉搜索中眼动的贡献

在一项高效视觉搜索任务中,研究者分别操纵了目标与干扰项的相似性以及较不显眼干扰项的数量,结果显示眼跳需要时间才能正确指向目标,而一个高显著性的独项在搜索过程中只捕获了很少的眼跳。

4

视觉搜索中相似性效应的时间进程

视觉搜索中的相似性效应在一次试验内随时间变化,目标与干扰项的相似性以及干扰项之间的相似性都会影响知觉和决策过程。