視覺訊息處理模式

訊息從外界刺激進入大腦處理，其過程可分為兩個階段，第一為刺激來源至感覺受器，稱 為「訊息登錄」，屬於生理活動；第二階段則為感覺受器到大腦處理到最終反應，稱為「資訊處 理」，屬於心理活動部份（Wickens, 1992; Mark & Ernest, 1992）。

外界刺激經由「知覺」階段傳遞訊息後，透過「認知」分析比較判斷，做出適當決策進行

「行動」，產生「反應」，圖2-2-1-1 可以表示人類複雜資訊的處理模式（Kantowitz, 1989）。由圖 2-2-1-1 可以發現的一點是注意力是連結感覺與認知階段的重要橋樑，也由於注意力在視覺消息 處理歷程所居的關鍵地位，使得注意力的研究不但在基礎的認知心理學，也在應用的人因工程 學中備受重視。

圖 2-2-1-1 人類複雜資訊的處理模式，改自 Kantowitz, 1989

外界的刺激不斷進入，視覺系統所扮演的角色即是將零碎的訊息組織成為合理有意義的整 體。但是並非所有的訊息都是重要且有用，也因為我們所能處理的訊息有限，所以知覺必須透 過選擇，將不需要的訊息排除，而這就是「注意力」（attention）的功能。注意力運用某種方式，

將進入視野範圍的點依照形狀、色彩、運動和位置等特質分類整合，也就是進行對訊息的選擇 與分析。因此，若沒有了「注意力」，資訊將不會被處理，可見「注意力」在人類資訊處理過程 中所扮演的重要性。

由心理學近代發展歷史看來，早期的研究以認知系統的處理能力是資源有限為出發點，注 意力被比喻成一個過濾器，此過濾器被放置在感覺登錄（sensory registration）和知覺分析之間，

其中有一個有限的容量管道（瓶頸），若訊息無法通過此管道，就無法得到進一步的處理。最早 提出此想法的是英國心理學家Broadbent（1958），他認為人類處理外界進入的訊息量有限，因 此需要過濾排除不必要，以選擇必須資訊進入深層的分析階段加以辨識、解析與儲存於記憶中。

此理論即為著名的「過濾理論」，也稱為「瓶頸理論」（bottleneck theory）。（圖 2-2-1-2）

圖 2-2-1-2 Broadbent 過濾器模型

Treisman 於 1960 年對過濾器模型進一步改進，提出衰減模型理論（attenuation model）。其 認為外界刺激皆有強度分配，而相對應的通過管道也具有不同的敏感度，刺激強度必須高於各 管道的閾值（threshold）才能被偵測，而各管道的敏感度依注意力程度而定，注意力所在的管道 具有最高的敏感度。（圖2-2-1-3）

圖 2-2-1-3 Treisman 衰減模型

另一方面，若從注意「發生」的時間來看，前述之「過濾理論」與「衰減理論」均屬於「早 期選擇理論」，其認為注意發生選擇作用在訊息處理的早期，意即在刺激未獲得辨識之前，注意 力就介入影響。而另一派學者則持相反意見，其認為注意發生選擇作用在訊息處理的晚期，即 在刺激獲得辨識之後，此派理論稱為「晚期選擇理論」，由Deutsch 夫婦於 1963 年提出（Deutsch

& Deutsch, 1963）。（圖 2-2-1-4a，圖 2-2-1-4b）

圖 2-2-1-4a 早期選擇理論，改自 葉素玲，1999

圖 2-2-1-4b 晚期選擇理論，改自 葉素玲，1999

而探照燈理論（searchlight theory）正好可為以上所述的理論作為一隱喻，意指注意的瞬間 方向就是探照燈光束，光束之焦點即是瞬間所知覺的訊息，在光束內的每樣都東西都會被處理，

而之外則不被處理（Wickens, 1987）。

Neisser 於 1967 年提出知覺歷程可被分為「前注意階段（preattentive stage）」與「注意階段

（attentive stage）」。前注意階段是指注意力尚未作用之階段，以刺激引發反射，依照「相似性」、

「位置接近」、「相似運動」等原則先約略區分不同物體。注意階段則為主動式，可以控制的。

而1970 年後，心理學家重新將注意力機制概念化為一種可以分配的處理方式，經由不同的 需求將注意力分配到不同的處理歷程中，主要分為Kahneman（1973）提出之「單一資源理論」

和Wickens（1984）提出之「多重資源理論」。Kahneman 認為人類的認知資源有限，僅能被分 配置有限的任務之上，在資源未被用完之前，可以有效同時進行許多作業，若作業程度複雜，

則資源很快會被用光。而此理論並無法完整解釋注意力的許多現象，Wickens 則提出了一個三次 元的資源系統，此理論更能合理解釋許多分時作業的現象，無論注意力如何被分配，它們仍然 散佈在此資訊模型中的各個階段。（圖2-2-1-5）

圖 2-2-1-5 多重資源理論，改自 Wickens, 1984

受到Neisser 的理論影響，Treisman 於 1980 年提出「特徵整合理論」（feature integration theory）。在此理論中，所有物理刺激均由前注意階段處理成不同之特徵圖譜（feature map），如：

曲度（curvature）、傾斜度（tilt）、顏色（color）、端點（terminator）、運動（motion）、封閉（closure）、

對比（contrast）、亮度（brightness），主動式注意力在位置圖譜中選擇並結合特徵。特徵圖譜的

處理屬於前注意階段，而在位置圖譜上的選擇則屬於注意階段。下節將述之平行搜尋，便是前 注重特性 選擇性（selective）、焦點性（focused） 分割性（divided）

主要理論 過濾理論 vs

提出學者 Broadbent、Treisman Deutsch & Deutsch Kahneman、Wickens

2.2.2 視覺搜尋

需要注意力序列地逐一掃描每一物體才能偵測出差別，則非目標物數量越多，搜尋到目標物所 須之時間越長，因此反應時間與刺激總數之函數必定為一斜率大於零之直線，如此稱為「序列 搜尋（serial search）」。如下圖 2-2-2-2a 與 b 所示，要找出目標物 R 則必須一一進行 P、Q 之間的 比對，而 P 與 R 所相差的特徵斜線，剛好又是 Q 所具備的特徵，因此需要將兩種特徵以注意力 連結（又稱為「conjunction search」），如此作業自然較為困難，所需時間也會隨刺激物數量增加 而增加。

圖 2-2-2-2a 序列搜尋示意圖 a 圖 2-2-2-2b 序列搜尋示意圖 b

反之，若目標物與非目標物之差別在前注意階段便可看出，則此函數則會為一斜率等於或 近似於零之直線，意即非目標物數量多寡並不會影響反應時間的快慢，如此稱為「平行搜尋

（parallel search）」。下圖 2-2-2-3b 中刺激物數量雖較圖 2-2-2-3a 多，但仍不會影響反應時間，

如此只差一種基本特徵的搜尋作業又稱為「feature search」。

圖 2-2-2-3a 平行搜尋示意圖 a 圖 2-2-2-3b 平行搜尋示意圖 b

故序列與平行搜尋的函數斜率示意圖可以下圖2-2-2-4a 與 b 所示。（葉素玲，1999）

圖 2-2-2-4a 序列搜尋下斜率示意圖 圖 2-2-2-4b 平行搜尋下斜率示意圖

因為「資源有限」之理論，視覺系統無法同時處理大量進入的資訊，導致在序列搜尋狀況 下，刺激物數量越多則所需反應時間越長；而在平行搜尋狀況下，反應時間並不會受到刺激物 數量的影響；進而造成兩者之間的差異。