前注意與資訊視覺化

綜上所述，撇除同類型網站中差異不大的內容複雜度，另一個會影響認知負 荷的因素即為結構複雜度，而視覺元素又為當中重要的一部分，其涉及大量的注 意力處理過程，因此本節將從認知心理學中的注意力文獻出發，說明藉由視覺元 素所引發的前注意處理效果，以及所衍伸的資訊視覺化技術，進而檢視視覺元素 對個人認知處理的助益。

一、認知處理與注意力

根據Wickens（1992）整理眾學者的論述所提出人類資訊處理模型可知，「注 意」乃扮演此資訊處理模型中相當重要的角色。面對外界稍縱即逝的刺激，藉由 短期記憶的功能運作，使這些資訊得以在感覺受器中停留足夠時間，以讓大腦進 行下一步分析（陳俊瑋，2000）。而唯有被「注意」的訊息，才有機會進入工作 記憶區的分析處理階段（Mark & Ernest, 1992）。因此，注意將可被視為一種選擇 機制，為決定外界刺激是否能被個人處理的重要關鍵。

Sternberg（2003）則整理出注意力的三項功能：（1）信號偵測（signal detection）：包含警戒與搜尋；（2）選擇性注意（selective attention）：注意特定物 件而忽略其他；（3）分散性注意力（divided attention）：將注意力分配至不同目 標，使個人得以在同一時間內處理多個任務。而針對注意力的各類功能，亦發展 出各種相關理論，如信號偵測理論（signal-detection theory, SDT）、特徵整合理論

（feature-integration theory）、相似性理論（similarity theory）、引導搜尋理論（guided search theory）等。

注意力相關理論當中所著重的議題之一為注意力何時發生作用，又以「早期 選擇理論」（Early-Selection Theory）與「晚期選擇理論」（Late-Selected Theory）

兩派間的爭論最為著名。「早期選擇理論」學者認為沒有被注意的刺激則無法被 辨識，更無法再進內記憶系統獲得保存；「晚期選擇理論」學者則主張所有的刺 激物會同時呈現，且自動被分析進而被辨識，簡單的說，在訊息被辨識前的處理 為自動化，且不具有管道容量之限制，注意力的機制僅發生在刺激辨識之後（鄭 昭明，1993）。兩派間的主要差異在於知覺分析前的分析階段存在與否，一般而 言，「早期選擇理論」學者未否認晚期選擇的存在，而「晚期選擇理論」學者則 堅信沒有早期選擇之存在。

「早期選擇理論」代表之一為以Broadbent（1958）提出的濾器理論（Filter theory），其認為個人處理辨物體的資源有限，因此需過濾不必要的資訊，即所有 平行進入感官系統的刺激物會經過濾器後，才會正式進入知覺系統分析，唯有通

過此瓶頸者才會被處理、認知。然而此理論主張有幾點缺陷，第一，未清楚交待 濾器、注意力、選擇、處理之間的差異，將注意力同時視為選擇機制與處理工作，

反而落入循環論證的謬誤；第二，Broadbent 的實驗僅觀察聽覺系統，而視覺系 統在聚焦於某物的同時，仍將所有訊息持續傳送至大腦中，讓外界空間結構特性 仍有所保留，不如聽覺系統般具有過濾性（葉素玲，1999）。

對此，Deutsch 與 Deutsch（1963）反駁早期選擇理論的說法，認為外界刺激 會全部進入物體辨識的感知歷程中，再依據個人感受與重要性決定做出何種反 應，愈與自身相關的刺激物將愈容易被偵側到，即所謂的「晚期選擇理論」。相 較於早期擇理論關注於刺激事件（stimulus set）上，晚期選擇理論則在意反應事 件層面（response set）。

隨 後 Treisman （ 1960 ） 整 合 上 述 兩 派 主 張 提 出 「 濾 器 調 變 理 論 」

（filter-attenuation theory），強調刺激物具有強度差異，且內在處理管道具有不同 的敏感度，會依注意力的程度而異。此理論為兩階段的選擇歷程，第一階段的篩 選會決定刺激物通過後的強度，平行進入的視覺刺激會過不同敏感程度的內在處 理管道，愈敏感的管道愈容易讓刺激通過。第二階段則決定何者到達反應標準，

亦是晚期選擇中依重要性篩選的原則。

此外，引導個人注意力的方式有兩種途徑：「Bottom-up」（由下而上或稱刺 激驅動）與「Top-down」（由上而下或稱使用者驅動）。類似的概念早在 1919 年 由Titchener 提出，其將注意力區分為「主要注意力」（primary attention）-本質上 即具有吸引力者；以及「次要注意力」（second attention）-出於個人意志而去注 意者（Wolf, 1998）。

（一）Bottom-up（刺激驅動）

若目標物與干擾物之間有足夠的差異時，即使個人不知道目標物的本質為何 仍可能達成有效的搜尋。簡單來說，即是一種「跳出」”Pop-out”的效果，Bottom-up 與 Pop-out 顯然是基於局部差異的操弄，若物件以某特徵群組而成（如色彩），

個人的注意力會受到特徵改變的邊界所吸引，而當物件的量增加特徵搜尋的簡易 度，愈多的物件則愈能突顯物件的本質以及局部的對比差異。

（二）Top-down（使用者驅動）

人類需要「前注意」（preattentive）處理來提醒自己世界中值得注意的刺激 物，同時，我們也應具備運用前注意處理將注意力放在自認值得注意的事物上，

因此需要”Top-down”-使用者驅動的前注意處理。其中，在搜尋單一特徵的目標

物時，如色彩搜尋任務即可以清楚驗證Top-down 的運作，即使其餘干擾物為各 種色彩，個人仍可以有效地找到某特定色彩（Duncan & Humphreys, 1989; Wolfe, Yu, Stewart, Shorter, Friedman-Hill & Cave, 1990）。

因此當使用者心中不具特定搜尋目標，或是搜尋對目標的特質不夠清楚時，

若目標物與干擾物間的局部差異夠明顯，其注意力會受到刺激驅動，使個人依然 能找出目標物所在；若個人內心已存有目標物之特徵，則可藉由使用者驅動途徑 進行前注意處理，過濾干擾物而聚焦於目標上。簡言之，此兩種運作機制最大的 差異在個人有無預設目標存在，當使用者隨意瀏覽時便容易被突然跳出的物件

（如移動式廣告）吸引，進而期望他們閱讀資訊或點選連結；反之，當使用者意 在找尋具特殊表徵的資訊時，個人可排除其餘干擾資訊，將注意力快速聚焦於目 標上。

二、前注意處理（Preattentive processing）

根據上述可知前注意有助於引導個人注意力，Neisser（1967）將知覺歷程區 分為「前注意」（preattentive）與「注意」（attentive）兩大部分探討，認為個人 處理視覺資料時，第一階段乃先將簡易的特質透過前注意作標記，快速地作到結 構區隔及群組分類後，再於第二階段定義、釐清這些具複雜特質的物件。

Treisman（1985）亦指出視覺處理研究可依功能性區分為兩個階段，首先為 早期前注意處理階段，此時所有簡單的元素會被平行地編碼處理；隨後再進入注 意力集中的階段，採序列式處理並將零散的元素組成完整的物件。此外，從生理 與心理領域亦支持視覺處理有其早期階段的論點，大腦的各部位會針對不同特質 作分析處理，且處理的時間有其差異。

前注意實際發生在注意力尚未產生作用的階段，此時視覺系統會自動地藉由 一些基本區辨原則，舉凡相似性（similarity）、相似運動（common motion）、位 置接近（proximity）與平滑程度（smoothness）等，快速地將不同訊息粗略地劃 分，再於注意力階段時進行深度的處理分析（葉素玲，1999）。

為 驗 證 前 注 意 的 運 作 ，Treisman（1985）分別從「結構區隔」（texture segregation）與「視覺搜尋」（visual search）領域探究早期視覺處理的過程。Julesz

（1975）認為「結構區隔」屬於一種立即、不需花費力氣的感知方式，不需仔細 鑑定不同的區城，物件的語意分析層面則留至後期處理。Beck（1993）指出此乃 個人基於局部差異（local difference）運算的結果，當結構區隔的任務為基於一 些簡單的元素，如色彩、亮度或排列方式時，其處理的方式最為簡易，可透過周

邊視野（peripheral vision）與分散式注意力（distributed attention）辨識結構（Beck, 1993）。而任何的與鄰近物件的特色差異所形成的中斷現象皆會組成邊界，與周 遭的物件區隔。結構區隔實驗結果顯示：（1）角度、（2）顏色、（3）端點數特徵 可於前注意階段處理。

Zhaoping 與 Dayan （2006）整理前注意選擇具有的特色為：（1）快速地平 行處理；（2）空間性的選擇特質；（3）產生複雜的特別效果，如跳出（pop-out）。

Deller, Ebert, Bender, Agne & Barthel

（2007）

2D position、Orientation、Color & intensity、Size、

Animation、Stereoscopic depth

Tidwell（2005） 色彩、位置與對齊、色彩亮度、方向、色彩飽和度、

體積、紋理、形狀

形式

Line orientation 、 Line length 、 Line collinearity 、 Size 、 Curvature 、 Spatial grouping 、 Blur 、 Added marks 、 Numerosity

色彩 Hue、Intensity

動作 Flicker、Direction of motion Ware（2004）

空間位置 2D position、Stereoscopic depth、

Convex/concave shape from shading Triesman（1985） Orientation 、 Color 、 Line arrangement 、 Closure 、

Curvature

Deller et al. （2007）指出資訊位置雖與刻板印象及習慣密切相關，但仍是 種強烈的前注意線索，大部分人除了傾向注意位於中央位置的資訊，也有多數人

小。Deller et al. （2007）發現資訊區塊大小為傳達其重要性的一種直覺式的視 覺化手法，可供使用者在目光掃視的極短時間內，即可將資訊間的相關性差異予 以量化比較，進而提升對資訊內容的認知。

除此之外，色彩亦是另一具觸發前注意處理的特徵，色彩與飽和度間難以獨 立運作，因此通常需合併探討。色彩與飽和度的特徵線索可提供個人資訊相關性 比較的量化值，但由於色彩具有文化性偏好，導致個人對色彩的解讀差異，為解 決此偏誤，可利用飽和度來達到前注意效果，而不受文化性與慣性影響。此三類 為經常被前注意應用以區別資料等級或資料維度的資訊特徵，協助「編碼」

（encoding）的動作。

綜上所述，運用前注意的資訊特徵以設計資訊系統，應可協助個人在進行後 續動作前事先快速地篩選資訊，藉此提升搜尋的效率。目前「資訊視覺化」技術 即為前注意處理的實際應用之一，使個人在面對眾多資訊時可迅速地過濾不必要 資訊，將注意力集中在目標資訊，以提升執行成效。

三、資訊視覺化

針對上述討論，早期已有學者從認知角度說明視覺化的作用及優點。Larkin

針對上述討論，早期已有學者從認知角度說明視覺化的作用及優點。Larkin