Visuelle Wahrnehmung

Der menschliche Körper besitzt unterschiedliche Arten von Sensoren, die so genannten Rezeptoren. Diese nehmen die verschiedenen Reize und Informationen, die uns aus der Umwelt erreichen, auf und wandeln sie in für unser Gehirn verwertbare Nervenimpulse um. Für die Nutzung des Internets ist nach heutigem Stand der technischen Möglichkeiten insbesondere die visuelle Wahrnehmung von Bedeutung, da nur die entsprechenden Sinnesorgane, nämlichen die Augen, in der virtuellen Realität des Internets durch Schrift, Bilder und Animationen angesprochen werden.

Neben den sehr frühen physiologischen Prozessen der Wahrnehmung durch die Sinnesorgane sind hauptsächlich kognitive und gestaltpsychologische Aspekte der Informationsverarbeitung für den Webdesigner von Bedeutung. Daher wird die Physiologie und Anatomie der visuellen Wahrnehmung zur Schaffung einer für die kommenden Inhalte ausreichend informativen Ausgangslage nur kurz erläutert. Das Hauptaugenmerk liegt auf den späten Prozessen der visuellen Wahrnehmung, der Tiefen- und Objektwahrnehmung.

Um zu verstehen, wie diese visuellen Reize aufgenommen und verarbeitet werden, werden im Folgenden die physiologischen Funktionsweisen des Auges kurz erklärt.

Anatomie und Physiologie des Auges

Das Licht der Umwelt fällt durch die Pupille, dessen Größe durch die Iris erweitert oder verengt werden kann, in das Auge. Das Auge ist ein kugelförmiger Glaskörper, der fast komplett mit der Netzhaut ausgekleidet ist. Diese ist mit zwei verschiedenen Arten von Rezeptoren bestückt, den Stäbchen und Zapfen, die das Licht durch photochemische Prozesse in Nervenimpulse umwandeln und sich gegenseitig lateral hemmen (das so genannte Heringsche Gitter) oder stimulieren können. Die Stäbchen erbringen keine so hohe Auflösung wie die Zapfen, die für scharfes Farbsehen bei hellen Lichtverhältnissen zuständig sind. Die Stäbchen reagieren dagegen selbst bei dunklen Lichtverhältnissen mit unscharfem Schwarz-Weiß-Sehen auf Licht.

Ein besonderer Bereich der Netzhaut ist der gelbe Fleck, auch Fovea centralis (vgl Abbildung ) genannt. Dort befindet sich eine relativ hohe Zahl von Zapfen. Wenn man einen Bereich des Sichtfeldes fokussiert, wird das Auge auf den Bereich gerichtet und die Linse bündelt das Licht so, dass der Brennpunkt auf dem gelben Fleck liegt. Das ermöglicht Scharfsehen in einem kleinen Bereich des Sichtfeldes, wodurch kleinste Details erkennbar werden. Der restliche Bereich des Sichtfeldes nimmt dagegen nur globale Informationen der Umwelt und vor allem Bewegungen wahr.

Der blinde Fleck ist der Bereich, in dem der Sehnerv das Auge verlässt. Die Existenz dieses Bereichs lässt sich mit folgendem Experiment feststellen. Hält man ein Auge geschlossen und bewegt ein Objekt, welches man nicht anvisiert – beispielsweise einen Stift – vor dem geöffnetem Auge, so wird er bei einem Abstand von ca. 20 cm und ca. 30° Winkel von der Sichtachse unsichtbar.

Wie die Nervenreize aus physiologischer Sicht weiterverarbeitet werden, wird hier geklärt: Nervenbahnen vom Auge zum Gehirn

QUELLE: http://www.optiker-holz.de/auge.htm

Tiefen- und Oberflächenwahrnehmung

Eine der wichtigsten Funktionen der Informationsverarbeitung im visuellen System ist die Wahrnehmung von Tiefen und Oberflächen. Im letzten Abschnitt wurde gezeigt, dass es gewisse Detektoren gibt, mit deren Hilfe Balken und Kanten wahrgenommen werden. Wie das visuelle System feststellt, wo diese aber im Raum – in der wahrgenommenen Umgebung – liegen, ist bis zu diesem Textabschnitt gänzlich unbekannt.

Das visuelle System eines gesunden Menschen kann wie folgt auf drei Möglichkeiten zurückgreifen, um aus dem zweidimensionalen Bild ein dreidimensionales zu machen.

Ein Hinweis der wahrgenommenen Welt, der einen aber schnell täuschen kann, ist der Texturgradient. Gibson (1950) gibt zwei Beispiele, wie in Abbildung … zu sehen ist, in denen Elemente mit steigender Entfernung, dichter beieinander liegend und kleiner erscheinen. Die Texturen sind zwar auf einer ebenen Fläche, aber auf Grund ihrer Struktur gewinnt die Darstellung an Tiefe, sie wirkt dreidimensional.

Beispiele für Texturgradienten (aus Gibson, 1950).

 

Eine weitere Quelle von Informationen, die dem Gehirn zu einer dreidimensionalen Sicht der Dinge verhilft, ist die Bewegung. Durch das Bewegen des Kopfes stellt das visuelle System fest, welche Objekte sich schneller, welche sich langsamer und in welchem Verhältnis zueinander bewegen, selbst wenn nur ein Auge geöffnet ist. Objekte, die sich weiter in der Tiefe befinden, bewegen sich im Verhältnis zu den Objekten im Vordergrund langsamer. Man sieht die Dinge zwar zeitverzögert und deshalb aus verschiedenen Blickwinkeln, wodurch sich Tiefe und Räumlichkeit einstellen.

Ein gesunder Mensch erhält diesen Effekt ohne Zeitverzögerung mit Hilfe seiner beiden Augen. Sie bieten jederzeit zwei verschiedene Blickwinkel auf die Dinge. Hält man aber ein Auge geschlossen, ist man wieder auf die Bewegung des Kopfes oder auf die Erfahrungen von der gewohnten Größe bekannter Gegenstände (vgl. Mayer 2000) angewiesen.

Objektwahrnehmung und Gestaltpsychologie

Nach dem jetzigen Stand dieser Arbeit, können zwar alle visuellen Reize sowie Balken und Kanten und ihre jeweilige Lage im Raum wahrgenommen werden. Die wahrgenommenen Informationen werden jedoch noch nicht als Objekte wahrgenommen, weil nicht klar ist, welche Balken und welche Linien zusammengehören. Die Organisation von Balken und Linien zu Einheiten, also zu Objekten, folgt bestimmten Gesetzen, welche im Folgenden erläutert werden.

Der Begründer der Gestaltpsychologie Max Wertheimer hat 1912 seine Forschungsergebnisse zur Objektwahrnehmung unter dem Begriff „Gestaltgesetze der Wahrnehmungsorganisation“ veröffentlicht. Diese Gestaltgesetze stellen Regeln dar, nach deren Prinzipien das visuelle System Objekte selbst im zweidimensionalen Raum erkennen kann. Die einzelnen Gesetze findet man in der Literatur unter verschiedenen Namen, z. B. das Gestaltgesetz der guten Fortsetzung oder das Gestaltgesetz der guten Kurve sowie das Gesetz der Gleichheit oder das Gestaltgesetz der Ähnlichkeit.

Allein die Tatsache, dass wir durch die präattentive Wahrnehmungsorganisation, die den Gestaltgesetzen folgt, Objekte erkennen können, zeigt, dass die visuelle Wahrnehmung kein passiver, also nur rezeptiver Vorgang ist. Die visuellen Informationen werden schon auf dieser frühen Stufe der kognitiven Informationsverarbeitung aktiv verarbeitet und zu Objekten organisiert.

Folgend werden die Gestaltgesetze aufgelistet, nach denen das menschliche visuelle System Objekte erkennt, auf die wir nach Behrmann, Zemel und Mozer (1998) unsere Aufmerksamkeit richten können.

Objektidentifikation

Der Weg der visuellen Wahrnehmung ist durch die Zergliederung der Welt in einzelne Objekte noch nicht beendet, denn das visuelle System muss die ausgemachten Objekte noch identifizieren.

Die Objektidentifikation durch die Merkmalsanalyse ist das derzeitig favorisierte Modell der Psychologen, da das Modell des Schablonenabgleichs einige Mängel beim Einordnen von Objekten aufweist, wie sich in diesem Abschnitt zeigen wird. Für das Thema Web-Usability wäre es aber überflüssig, zu sehr auf die Objekterkennung im Allgemeinen einzugehen, da es für das Design einer Website unerheblich ist, auf welche Weise der Mensch beispielsweise sich selber von einer anderen Spezies unterscheiden kann. Daher werden im Folgenden lediglich die Aspekte genannt, die für die Texterkennung von Bedeutung sind.

Eine Computersoftware, die eingescannte Texte erkennen kann, arbeitet mit dem so genannten Schablonenabgleich. Der eingescannte Input wird mit einer vorhandenen Schablone abgeglichen, die ein bestimmtes Objekt repräsentiert. Im Falle der Texterkennungssoftware wäre dies ein wahlloser Buchstabe. Damit existiert für jedes Objekt also eine eigene Schablone, die nur ein bestimmtes Objekt richtig identifizieren kann. Passt das Objekt in die vorgegebene Schablone, wird es entsprechend dieser Schablone identifiziert.

Wer schon einmal mit einer solchen Software gearbeitet hat weiß, dass sie sehr anfällig für Fehler ist. Vor allem, wenn das eingescannte Material Qualitätsmängel aufweist oder die Buchstaben nur leicht verrückt, verwischt, verdreht oder auf irgendeine andere Weise transformiert sind. Meistens kann eine Texterkennungssoftware nur Standardschriftarten erkennen, da Schreibschrift, insbesondere die individuelle Handschrift, zu viele Abweichungen von der Norm und den Schablonen aufweist.

An dieser Stelle setzt auch die Kritik der Psychologen an ( Anderson, 2000 ). Das Schablonenmodell ist im höchsten Maße standardisiert, dementsprechend wäre eine viel zu große Anzahl an Schablonen nötig, um die Leistung zu erklären, die unser visuelles System bei der Objekterkennung vollbringt, da es Buchstaben in den verschiedensten Schriftarten und Varianten unterscheiden kann.

Wie dargestellt ist der Schablonenabgleich also zu aufwändig. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlicher, dass unser visuelles System Objekte nicht anhand von Schablonen, sondern anhand von Merkmalen identifiziert. Jedes Objekt besitzt bestimmte Merkmale, die es von anderen Objekten unterscheidet. Dies bedeutet aber auch, dass Objekte leichter verwechselt werden können, je mehr Merkmale übereinstimmen, wie durch Untersuchungen von Kinney, Marsetta & Showman (1966) festgestellt wurde.

Kinney, Marsetta & Showman (1966) konnten in Untersuchungen zeigen, dass die Fehlerquote oder auch Verwechslungswahrscheinlichkeit bei Objekten mit ähnlichen Merkmalen hoch ist, wenn dem Probanden die Objekte nur kurz gezeigt werden. Dem visuellen System bleibt nicht genug Zeit, um alle Reize der objekttypischen Merkmale zu verarbeiten. Die Probanden verwechselten die Buchstaben G, C, O und sogar B, deren Merkmale untereinander Ähnlichkeiten aufweisen (Kinney, Marsetta & Showman, 1966).

Sollte die Objektidentifikation auf dem Schablonenabgleich beruhen, hätte sich vermutlich unter der Vorraussetzung, dass unverzerrte, hochqualitative Standardschrift benutzt wird, eine nicht so hohe Fehlerquote gezeigt.

Wie erwähnt wurde, ist die einzelne Identifikation eines Objekts umso schwieriger, je weniger ausgeprägt die typischen Merkmale des Objekts sind. So ist offensichtlich das einzige Merkmal, welches das G in Maschinenschrift vom C unterscheidet, das kleine Häkchen. Je weniger ausgeprägt dieses Merkmal nun ist, also in diesem Beispiel je kleiner das Häkchen ausfällt, desto größer ist die Verwechslungsgefahr mit dem C.

Wir sind bei der Erkennung von Buchstaben allerdings nicht alleine auf die vom Buchstaben ausgesendeten Reize angewiesen. Meistens liefert der Kontext selbst genug Informationen, mit dessen Hilfe wir den Buchstaben einordnen können. In dem folgendem Beispiel, sichtbar in der Abbildung, fehlen die entscheidenden Merkmale, nämlich genau die, die den Unterschied zwischen den Buchstaben ausmachen. Bei A und H ist es der Winkel der seitlichen Linien, während im darunter liegenden Beispiel die wesentlichen Merkmale verdeckt wurden.
Quelle:

http://pluto.fss.buffalo.edu/classes/psy/segal/416f2001/Association/association.htm

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