导图社区 眼动指标知识导图
这篇文章详细地讲述了阅读中常用的眼动指标,是眼动技术入门必学知识,内容涵盖了阅读过程中的基本眼动现象、时间维度的眼动指标、空间维度的眼动指标、其他眼动指标、眼动指标使用时应注意的问题。
编辑于2021-07-22 09:48:15阅 读 研 究 中 的 主 要 眼 动 指 标 评 述
前言
眼动技术优势
实时记录
研究现状
近十年来发展迅速
眼动阅读研究中 存在的问题
对指标的适用范围和优缺点认识不充分
对指标的内在心理意义认识不充分
阅读过程中的基本 眼动现象
注视(fixation)
持续200-300ms
人在阅读时的信息主要在注视期间获得
眼跳(saccade)
含义
眼球在注视点之间产生的跳动,是受中枢神经系统控制的有规律的随意运动
表现
眼球的注视点或注视方位的突然改变
产生原因
视网膜解剖结构
中央凹外周区域视敏度的限制
阅读时读者观看 的文字可以分为:
中央凹区域(视觉中央2°)
副中央凹区域(2°-5°)
外围区域(副中央凹以外所有区域)
眼跳的指标
眼跳潜伏期(saccadic latency)
是编码视觉区域中目标的位置和引发眼动所需的时间, 约 175~200 ms
眼跳时间(saccadic duration)
是指眼睛在两个注视点之间实际移动所需的时间, 与眼跳距离有密切关系, 距离越大持续时间就越长
向前眼跳(progressive saccade)
从一个已知区域朝向新的未知区域
回视(regression)
退回到前面语句的眼跳
内在机制和自身特点目前无法很好地解释
眼跳过程中认知加工是否被抑制存在争议
时间维度的眼动指标
背景知识
眼动记录分析法的优势
实验者可以将读者对某个区域的第一遍注视时间与 之后的阅读时间区分开
据此可以推断阅读理解加工的时间进程
从眼动控制的角度看, 时间维度的眼动指标 能回答何时移动眼睛的问题
兴趣区
对只有一个字或词的较小兴趣区的分 析, 研究者更关注语言特征对词汇通达的影响
对较大兴趣区的分析则可能更关注词语间的关系 分析以及对句法结构的分析
不同范围的兴趣区适用的眼动指标也会有所区别
以字或词为兴趣区 的眼动指标
1. 单一注视时间(single fixation duration)
指在最初的从左到右的句子阅读中, 兴趣区内有且只 有一次注视时的注视时间
是字词识别中语义激活阶段的良好指标
当兴趣区被再注视的频率较高时,计算SFD意义不大
影响因素
n的词汇特征
词长
词频
可预测性
n+1词汇特征
词频
词长
词性
汉字的音形意
2. 首次注视时间(first fixation duration)
指在首次通过阅读中某兴趣区内的首个注视点的注视时 间, 不用考虑该兴趣区有多少个注视点
有效反映词汇通达的早期阶段特征
正字法特征
语音特征
词汇特征
词频
词长
可预测性
语境限制
汉字笔画数
缺陷
该指标混淆了兴趣区内 有单一注视和多次注视的情况
针对这一问题, Rayner 等在研究中使用 了 “首次加工有多次注视的首次注视时间 ” 这一指标, 研究者认为这是一个较好的 反映词汇早期加工的指标, 优于之前提到的首次 注视时间和单一注视时间, 但是目前该指标的使用很有限
3. 第二次注视时间(second fixation duration)
当一个兴趣区在首次加工过程中被多次注视 时, 第二次注视时间也是一个有用的眼动指标(第三次、四次也包含在内)
影响因素
首次注视的持续时间和它们的落点位置
在对复合词的研究中, 第二次注视时间被看做是一个较好的反映词汇早期加工的指标
4. 凝视时间(gaze duration)
是指从首次注视点开始到注视点首次离开当前兴趣区之间的持续时间, 包括兴趣区内的回视
反映词汇通达早期阶段的指标
对前词汇(pre-lexical)特征、词汇特征都反应敏感
亚凝视时间
5. 离开目标后的首次注视时间(first fixation duration after leaving)
指注视点离开当前兴趣区后的首次注视时间
缺陷
离开目标后注视点既可能往前,也可能回视,这一指标并没有区分以上两种不同的眼动情况, 有可能会在数据分析中出现偏差。因此建议研究者在使用该指标时, 将这两种不同的眼动轨迹分别进行分析
6. 回视时间(regression time)
是指所有回视到当前兴趣区的注视时间之和
词汇后期加工过程的指标
7. 总注视时间(total fixation duration) 总停留时间(total dwell time) 总阅读时间(total reading time) 总观看时间(total viewing time)
是落在兴趣区的所有注视点的时间的总和
对较慢和较长时间的认知加工过程敏感
总注视时间不包括阅读者对兴趣区之前内容的回视时间, 因此不等于阅读 者对兴趣区的完全加工时间
8. 以上指标示例,序号对应上文
以短语或句子为兴趣区 的眼动指标
1. 第一遍阅读时间 (first-pass reading time/firstpass fixation time) 第一次通过总时间 (first run dwell time)
指阅读者的注视点首次跳向另一兴趣区之前对当前兴趣区的所有注视点的注视时间之和
争议
是否要算入眼跳时间
不需要加入,眼跳时间短
需要加入,眼跳期间仍然进行言语加工
根据具体研究内容 和实际情况而定
缺陷
不考虑注视点首次离开兴趣区后是否发生回视, 那么在该类回视发生频率较高的情境下, 就有可能出现材料较难条件下的第一遍阅读时间反而短于材料容易条件下的阅读时间, 从而造成数据结果的自相矛盾
2. 向前阅读时间 (forward reading time)
从兴趣区的首次注视点开始到首次离开, 且以一个向前眼跳的方向离开该兴趣区之间的持续时间, 包括兴趣区内的回视
与第一遍阅读时间的区别
向前阅读时间仅包括以向前眼跳方式离开兴趣区的第一遍阅读时间
3. 第二遍阅读时间( second pass reading time) 回看注视时间 (lookback fixation time)
指对某兴趣区第一遍阅读之后注视点再次回到该兴趣区的所有注视点的持续时间之和, 包括第二次, 甚至第三次离开该兴趣区后又再次回到该兴趣区的注视时间
反映信息加工后期阶段的指标
4. 回视路径阅读时间(regression path reading time) 回看时间 (go-past reading time) 总体通过阅读时间 (total-pass reading time) 累计阅读时间(cumulative region reading time) 扩展的第一遍阅读时间(extended firstpass fixation time)
指从某个兴趣区的第一次注视开始, 到注视点落到该兴趣区右侧的区域为止(不包括这一注视点), 之间所有的注视点的持续时间的总和
反映了被试用于探测到问题, 并重读前面文章的加工过程, 也就是说, 该指标不仅可以反映词汇通达的加工过程, 而且还能反映后期句子整合的加工过程
5. 选择性回视路径阅读时间 (selective regression path reading time)
从某个兴趣区的第一次注视开始, 到注视点落到该兴趣区右侧的区域为止 (不包括这一注视点), 之间所有落在该兴趣区的注视点的持续时间之和
整合了兴趣区的第一遍和第二遍阅读时间, 因此该指标不仅能反映早期与词汇通达有关的认知加工效应, 而且能反映后期与句子整合有关的认知加工效应, 是一个非常有价值的指标
6. 重读时间(re-reading time) 再检查时间” (re-inspection time) 首次通过回视时间(first-pass regression time)
对某兴趣区的回视路径阅读时间减去第一遍阅读时间后的持续时间
这一指标主要反映被试在目标区遇到困难后的再分析过程, 因此 不包括对目标区首次加工的注视时间
7. 总阅读时间(total reading time)
指阅读者对兴趣区的所有注视点的时间的总和
8. 平均注视时间(mean fixation duration)
兴趣区内所有注视点的持续时间的平均值
适用情况
如果阅读者对兴趣区的注视点均匀分布那么平均注视时间将会是一个有用的测量
该指标常在整体分析中使用, 反映阅读加工的整体情况
局限
但事实是有的兴趣区仅被注视一次, 而有的被多次注视, 只粗 糙地计算所有注视点的平均值, 就可能混淆这两种阅读现象
在有些情况下, 平均注视时间不是一个很好地体现实时加工过程的指标
9. 以 上 指 标 示 例
空间维度的眼动指标
1. 眼跳距离 (saccadic amplitude/saccadic length/ saccadic size)
从眼跳开始到此次眼跳结束之间的距离,描述眼跳距离时通常使用的单位是字母数(西文)或者汉字数(中文)
心理意义
眼跳距离大, 说明被试在眼跳前的注视中所获得的信息相对较多, 阅读速度较快
影响因素
材料难度
当前注视词和注视点右侧单词的词长也影响眼跳距离
文字的书写体系
阅读者自身的特征
2. 注视位置(landing position)
是指注视点所处的位置, 当前的注视位置既是前一次眼跳的落点 位置(landing site)也是下一次眼跳的起跳位置(launch site)
子类
平均首次注视位置
单次注视中的平均首次注视位置
多次注视中的平均首次注视位置
向前注视的平均注视位置
偏爱注视位置
注视点在词内最频繁的落点位置被称为“偏爱注视位置
随着先前起跳位置的不同而变化
影响因素
词长
起跳位置
3. 注视次数(number of fixations)
指兴趣区被注视的总次数
心理意义
能有效反映阅读材料的认知加工负荷, 认知负荷较大的阅读材料, 注视次数也更多
影响因素
难度
阅读者水平
子类
向前注视次数
回视注视次数
4. 跳读率(skipping rate)
是指首次阅读中兴趣区被跳读的概率, 具体而言就是首次阅读中兴趣区被跳读的频率与该兴趣区被跳读和被注视的频率之和的比值
影响因素
词长
词的预期性
词语被跳读并不表明该词语没有被加工,可能被跳过的词语在副中央凹视觉区已被加工, 可能是发生在被跳读之前也可能是在跳读之后
5. 再注视比率(refixation rate)
就是首次阅读中兴趣区被多次注视的概率, 等于首次阅读中兴趣区被多次注视的频率与该兴趣区被单一注视和多次注视的频率之和的比值
对认知变量反映敏感, 在眼动研究中被认为具有重要的意义, 因为反映语言学特征的凝视时间效应主要体现为再注视比率的增加而不是单个注视时间的增加
影响因素
受较低水平的视觉特征的影响 ,如词内注视的登陆位置
最佳注视位置效应
当首次注视位置位于词语的中心区域时, 再注视 概率最小, 对词语的加工速度最快,
反向最佳注视位置效应
当读者在一个词上只有一次注视时, 如果该次注视位于单词的中心位置, 即最佳注视位置(OVP), 那么该次注视的持续时间最长。而且注视点越偏离单词中心, 注视时间越少, 呈 倒 “U” 型曲线
6. 回视次数(regression count)
反映了读者对之前阅读信息的再加工过程
种类
根据词划分
词内回视
指在一个词语内由右向左的眼跳, 反映词汇的通达过程
词间回视
指从当前注视词向之前某个词语的眼跳, 反映的是句子整合的加工过程, 即对几个词语间关系的理解过程
根据 兴趣区划分
回视入比率 (regression-in proportion)
指在阅读中从后面区域回视到当前兴趣区的被试的比率
回视出比率 (regression-out proportion) 第一遍回视率 (first-pass-regression proportion)
指阅读中从当前兴趣区引发回视 (越过当前兴趣区左侧边界)的被试比率, 一般限于对该兴趣区的首次通过阅读过程
反映读者在兴趣区的早期加工阶段遇到的加工困难状况, 一般与回视路径阅读时间指标结合使用, 共同反映读者对兴趣区早期加工遇到困难 和后期信息整合的加工过程
例如:兴趣区1的回视入比率 和兴趣区3的回视出比率 均为25%
其他眼动指标—瞳孔直径
原始的瞳孔直径(pupil dilation / pupil size)
在当前刺激情境下观看者的瞳孔直径大小
影响因素
疲劳
对亮度、颜色、视觉刺激的空间频率等的变化反应敏感
数据分析中多采用瞳孔直径的变化值
计算方法
首先计算瞳孔直径大小的基线值, 在一般的眼动实验中, 在刺激呈现前会先出现校准注视点, 将观看者对校准注视点的瞳孔直径大小进行记录, 取得平均值, 以此作为基线值。刺激呈现期间观看者的瞳孔直径的平均值减去这一基线值即为瞳孔直径的变化值
心理意义
瞳孔直径的变化被用来推测认知加工的努力程度或认知负荷的大小
是即时反映言语加工过程中认知负荷变化的良好指标
眼动指标使用时应注意的问题
眼动指标的分类
对眼动指标进行分类的标准并不是唯一的, 还可以根据其他的标准进行分类, 比如根 据研究目的的不同还可以划分为
整体分析指标
整体分析指标主要是从宏观上对阅读的眼动特征进行分析
包括
平均注视时间
平均眼跳距离
向前眼跳次数
回视次数(比率)
总的句子阅读时间(在句子阅读过程中落在句子上的所有注视点和眼跳的总和)
句子阅读时间校正(指总的句子阅读时间减去眼跳时间, 即落在句子上所有注视点的持续时间的总和)
注视位置等
局部分析指标
具体对一个兴趣区的深入分析主要使用局部分析指标
包括
单一注视时间
首次注视时间
第一遍阅读时间
向前通过阅读时间
第二次通过阅读时间
总阅读时间
总体通过阅读时间
重读时间
注视位置
再注视比率
跳读率
回视出比率等
分类是相对的, 比如注视位置、眼跳距离等 既可以作为整体分析指标 也可以在局部分析中使用
原始数据的删除标准
要删去眼动记录丢失较多的试验项目, 同时还要删去包含有眨眼的注视
删去注视和眼跳的极端数据
眼动指标的选择
选择合适的眼动指标, 要根据研究内容和研究目的而定。每一个眼动指标都有其适用的范围和优缺点, 因此在研究中只使用某一个或某一类指标是有局限性的, 应该综合使用多种眼动指标, 从不同维度对数据进行细致分析
闫国利, 熊建萍, 臧传丽, 余莉莉, 崔磊, 白学军. (2013). 阅读研究中的主要眼动指标评述. 心理科学进展, (4), 589-605. doi:CNKI:SUN:XLXD.0.2013-04-004