Юзабилити-тестирование направлено на выявление проблем, связанных с удобством использования программного продукта, при котором происходит собор количественных данных о действиях пользователя в процессе использования тестируемого продукта, и выяснить качественную оценку пользователя.

Разнообразие дисциплин, использующих в своих исследованиях технологию eye-tracking, охватывает ряд областей: когнитивные науки, психологию, взаимодействие "человек-система", маркетинговые исследования, медицинские исследования (неврологическая диагностика) [96]. Юзабилити исследования также включает в себя взаимодействие с перечисленными дисциплинами, что объясняет эффективность использования технологии eye-tracking при оценки качества информационных систем.

В ходе проведения юзабилити-тестирования с использованием технологии eye-tracker, решаются следующие важные исследовательские задачи:

- eye-tracking фиксирует, что видит испытуемый, а что не замечает, позволяя определить, насколько легко разбираются в навигации и поиске необходимой информации;

- технология выявляет эмоционального отношения пользователя к информационной системе, это дает возможность оценить общее эмоциональное отношение к программному обеспечению;

- позволяет определить то, что является значимым для целевого пользователя, и что они игнорируют;

- отображает процесс принятия решения испытуемым при выполнении тестовых заданий, позволяя определять нужные функциональные этапы для быстрого достижения цели пользователем.

Важной частью проведения юзабилити-тестирования является анализ и правильная интерпретация полученных данных. Количественные данные подходят для определения наиболее серьезных дефектов информационной системы и для сравнения различных интерфейсов. Результаты измерений могут быть обусловлены человеческим фактором, что приводит к необходимости рассматривать более подробно полученную информацию.

Исследования движения глаз в XIX в. проводилось при помощи простых наблюдений, которые занимали много времени на сбор и обработку полученной информации. Прежде основной сферой применения eye-tracking глаз было исследование психологических принципов зрительного восприятия человека. В последнее десятилетие благодаря созданию эффективных "eye-tracker", мощных программных средств обработки информации о реакции глаза на различные виды воздействий началось стремительное расширение сфер применения данного метода.

Рассматривая методы регистрации движений глаз можно отметить две основные группы: контактные, т.е. связанные с установкой регистрирующих датчиков непосредственно на роговицу глаза или вокруг него (электроокулография, фотооптический и электромагнитный методы), и бесконтактные (фотоэлектрический, кино и видео-регистрация).

В основе метода электроокулографии лежит "использование собственных электрических свойств глазного яблока (Рис.4). По физической природе оно является диполем, в котором роговица относительно сетчатки электроположительна. Электрическая ось глазного яблока примерно совпадает с оптической осью и, следовательно, может служить индикатором направления взора. Изменение разности потенциалов между роговицей и сетчаткой обнаруживается через изменение потенциала в тканях, прилегающих к глазнице. Движения глаз регистрируются с помощью электродов, которые устанавливаются крестообразно вокруг глазной впадины" [38].

Рис.4. Установка электродов при регистрации электроокулограммы

Недостатки метода - низкая разрешающая способность (точность разганиченности мелких деталей 3є-5є), достоинством метода отмечают низкую стоимость оборудования. Регистрация движений глаз не нарушает естественных условий зрительной активности испытуемого и может проводится как на свету, так и в темноте, даже с закрытыми глазами.

Фотооптический метод разработан "А.Л. Ярбусом в 50-е годы XX века. Узкий пучок света, направленный на глазное яблоко, отражается от установленного на нем миниатюрного зеркальца и поступает на вход фоторегистрирующего устройства" [39]. Достоинством данного метода является высокая разрешающая способность, недостатком проявляется потребность в строгой фиксации головы испытуемого, контактный вид методики, регистрацию проводят исключительно в затемненном помещении. В настоящее время этот метод не используют.

Контактный электромагнитный метод включает в себя столь же высокую разрешающую способность, но более удобен в процессе регистрации взгляда пользователя. Основой метода служит принцип изменения напряженности электромагнитного поля при изменении расстояния между излучателем и приемником. Излучатель закрепляют на глазное яблоко (при помощью контактной линзы, центральной присоски или кольца), приемные катушки располагают неподвижно вокруг головы испытуемого. Достоинство метода отмечают высокую разрешающую способность, но значительным недостатком данного метода является контактный характер методики.

Фотоэлектрический метод основан на преобразовании отраженного от роговицы пучка инфракрасного света в электрический сигнал. В настоящее время он не используется.

Кинорегистрация глаз применима с середины 60-х годов ХХ столетия, но из-за высокой трудоемкости метод не получил широкого продвижения. В последнее десятилетие, в связи с массовым распространением персональных компьютеров и цифровых видеокамер, стала широко использоваться видеорегистрация движений. Глаз испытуемого подсвечивается точечным источником инфракрасного излучения, когда инфракрасная видеокамера производит скоростную съемку глаза.

"На изображении программно определяется положение зрачка (в ИК лучах он представляет собой темный овал) и его размеры, а также позиция роговичного блика, представляющего собой отражение на роговице источника инфракрасного света. Направление взгляда система рассчитывает, основываясь на векторе, соединяющем позиции роговичного блика и центра зрачка" [92]. Достоинством методики определяют бесконтактный характер и возможность регистрации величины раскрытия.

В последние годы процесс регистрации точек фиксации взгляда и движения глаз полностью автоматизировался. Применяемые устройства eye-tracker эффективны в поддержке исследователей при изучении процессов юзабилити тестирования, позволяя получить до 80% необходимой информации. Особенностью исследований по технологии "Eye-tracking" является достаточно сложная процедура обработки данных.

В наши дни самыми широко применяемыми являются eyetracking на основе видеозаписи направления взгляда (Рис.5). Основными компонентами подобных систем являются одна или несколько видеокамер, соответствующее ПО и источник инфракрасного (ИК) света.

Рис.5. Eye-tracking на основе видеозаписи глаз

Работу прибора eye-tracker можно описать следующим образом, во время процесса юзабилити тестирования камеры непрерывно снимают лицо, выделяя, на кадрах глаза и методом триангуляции определяют положение каждого глаза в пространстве относительно eye-tracker. Особое значение в системах захвата зрачка занимают камеры и их линзы. Точность при определении направления взгляда определяют камеры высокого разрешения. Частота кадров и задержка движений камеры выявляют, сколько изображений в секунду делает камера и через какой промежуток времени эти изображения будут доступны для последующей обработки.

Вследствие того, что каждый человек имеет свои физиологические особенности глаза, перед началом тестирования проводится калибровка. Корректная и надежная калибровка требуется для получения правильных и воспроизводимых экспериментальных данных исследования. В ходе калибровки прибора eye-tracker, испытуемому предлагается последовательно направлять свой взгляд на серию калибровочных маркеров. Параллельно с этим eye-tracker записывает координаты зрачка, которые соответствуют каждой из позиций калибровочных маркеров.

Проекторы направляют на глаза испытуемого инфракрасный источник света (Рис.6. слева), который позволяет определитьнаправление взгляда в различных условиях (днем, ночью и при движении головой). При этом испытуемый не испытывает дискомфорт, из-за того, что человеческий глаз не восприимчив к инфракрасному свету.

Рис.6. Слева - установка системы, использующая камеру. Справа - блик на роговице глаза

Проектор создает отражение или блик на роговице глаза (Рис.6, справа). Существует два метода инфракрасной подсветки зрачка: метод светлого и метод темного зрачка. Разница этих методовсостоит в расположении источника подсветки относительно камеры. Если ИК свет расположен параллельно оптической оси камеры, глаз работает как вторичный отражатель света, который поступает от проектора и отражается от сетчатки, создавая эффект светлого зрачка, аналогичный эффекту красных глаз в фотографии. В случае если источник подсветки сдвинут относительно оптической оси камеры, зрачок становится чёрным, поскольку вторичное отражение от сетчатки не поступает в камеру.

Траектория взгляда рассчитывается путем нахождения вектора между центром зрачка и отражением от источника ИК света от поверхности роговицы. Зная положение глаза относительно экрана и направление взгляда, рассчитывается точка взгляда испытуемого на экране монитора.

Несколько десятков раз в секунду eye-tracker считывает координаты траектории взгляда, если они остаются неизменными, суммируется время. При превышении некоторого порогового значения - приблизительно 100 миллисекунд - прибор отмечает фиксацию. Учитывая, что глаза здорового человека постоянно находятся в состоянии движения, даже когда он смотрит в одну точку, координатам взгляда добавляется пороговый радиус (30 или 50 пикселей). В случае если значения координат остаются внутри заданного круга, тогда фиксация продолжается, если выходят - начинается отсчет новой фиксации.

Когда испытуемый переводит взгляд от одного источника к другому, расстояние между бликом от источника света и центром зрачка увеличивается. Траекторию движений взгляда пользователя система вычисляет, основываясь на векторе, соединяющем точки центра зрачка и роговичного блика. Достоинством методики можно назвать бесконтактный характер и возможность регистрации величины раскрытия зрачка.

Впоследствии вектор переводится в экранные координаты. Также eye-tracker записывает время, координаты и длительность фиксации траектории взгляда человека.

Обработка данных eye-tracker связана с выделением на каждом кадре видеоряда темного эллипса, представляющего собой изображение зрачка, и светлой точки - роговичного блика. Выводом диагностики изображения являются шесть чисел:

- X и Y значения координат центра зрачка (измеряется в пикселях на исходном кадре видеоряда);

- X и Y значения координаты роговичного блика (также в пикселях на исходном кадре видеоряда);

- высота и ширина эллипса, соответствующего зрачку.

Одновременно с записью данных, происходит вычисление траектории движения глаз. Взгляд человека движется рывками, перемещаясь от одной точки к другой. Быстрые движения взгляда называется "саккадами (succade), точки, на которых взгляд останавливается - точками фиксации или просто фиксациями (fixation). В русскоязычной интерпретации чаще всего под "взглядом" (в контексте eye-tracking'а) понимаются именно фиксации" [39]. Во время фиксаций анализатор человеческого мозга получает значительное количество информации. Продолжительность фиксаций, в среднем, находится в интервале от 200 мс во время чтения текста до 350 мс во время изучения статического изображения. Время процесса движения взгляда от одной точки фиксации к другой (саккада) занимает до 200 мс. Описанные показатели являются количественными, более подробно они представлены в таблице 4" [63].

Таблица 4. Количественные показатели eye-tracker

Некоторые исследователи к движению глаз также относят расширение зрачков. Пупиллометрия - методика измерения размера и реакций зрачка. Некоторые eye-tracker используют данный метод в качестве точки отсчета положения глаза. Расширение зрачка может сопоставляется с увеличением трудности задачи. Расширение зрачка является неконтролируемой активностью человека, что позволяет выявить реакцию испытуемых на предоставленный материал: интерес, волнение, раздражение.

На рассматриваемой области изображения можно выделить ряд областей интереса в соответствии с имеющейся задачей исследования. В таком случае возможен анализ ряда показателей:

- суммарное время рассматривания каждой из областей;

- число фиксаций в каждой из областей;

- средняя продолжительность фиксаций в каждой из областей;

- порядок рассматривания.

При использовании специального программного обеспечения полученные качественные данные можно привести в более наглядную форму. R&B Group выделяют пять видов визуализации результатов полученной информации.

График взгляда (Рис.7) отображает последовательность перемещения, очередность и длительность взгляда, а также движения взгляда каждого респондента в отдельности.

Рис.7. График взгляда захвата движения глаз записанная с помощью eye-tracker

Тепловая карта (Рис.8) отмечает наиболее привлекательные для пользователей элементы программного интерфейса в виде "горячих" точек, также данные всего исследования в целом.

Рис.8. Тепловая карта захвата движения глаз записанная с помощью eye-tracker

Пчелиный рой (Рис.9) отмечает фиксации взгляда пользователя в виде точек, привлекающих наибольшее внимание, при этом предоставляет результаты одновременно всех респондентов в динамике.

Рис.9. карты взгляда "пчелиный рой" записанный с помощью eye-tracker

Кластерный анализ (Рис.9) самостоятельно формирует близлежащие фиксации в кластеры, отображая процент респондентов, заинтересованных данными кластерами;

Рис.10. Кластерный анализ захвата движения глаз записанная с помощью eye-tracker

Зоны интереса (Рис.11) отображает отношение респондентов к определенно заданным областям изображения. Предоставляет статистические данные.

Рис.11. Зоны интереса захвата движения глаз записанная с помощью eye-tracker

Самым используемым типом визуализации данных eye-tracker является тепловая карта. Тепловая карта это отчет, предоставляемый eye-tracker системами, содержащая информацию о частоте движения взгляда испытуемого в той или иной части ПО и представленный в виде страницы, зонированной цветами на несколько областей в зависимости от статистики активностей движения курсора в них.

Вышеперечисленный метод дает возможность с высокой точностью вычислять положение взгляда и анализировать траекторию движения глаз и определять направления взора. Данная технология отслеживания глаз, важна для научных исследований, изучающих процессы зрительного восприятия или применяющих зрительную стимуляцию, также при проведении исследований для оценки эргономичности и последующего совершенствования интерфейса систем "человек-машина".

Eye-tracker рассчитывает фиксации взгляда пользователя с помощью датчика изображения, который располагается напротив глаз пользователя и вычисляет точку взгляда по специальному математическому алгоритму. Иными словами, eye-tracker имитирует наблюдение за взглядом человека для оценки его намерений и поведения.

Таким образом, отличием метода eye-tracking от остальных методов эргономического исследования является получение верифицируемых данных, воспроизводимых результатов. Также отличительной особенностью метода является автоматизированное наблюдение за пользователем и дистанционное использование, что позволяет изучить действия испытуемого более подробно. Достоинства и недостатки eye-tracking как метода юзабилити-тестирования пользовательского интерфейса представлены в таблице 5.

Таблица 5. Достоинства и недостатки метода eye-tracking

Учитывая недостатки данного метода, исследователи в области применения eye-tracking предлагают комбинировать методы юзабилити-тестирования вместе с другими методами, для повышения эффективности оценки качества программного обеспечения. Установленные методы оценки действий пользователей и зон повышенного внимания, такие как анкетирование, анализ кликов или простой опрос респондентов являются ограниченными. В таком случае обнаруживается проблема обоснованности результатов так, как этот процесс не целиком зависит от сознательных действий. Опрос определяет субъективное мнение испытуемого о тестируемом программном продукте. Другими факторами влияющими на результат исследования может быть незнакомая обстановка или же осведомленность респондента о целях эксперимента. Процедура анализа действий респондента требует привлечения более специальных методик из области психологии. Однако в последнее время технология eye-tracking зарекомендовала себя как надежный инструмент для решения этой проблемы [39].

1.6 Выводы по главе 1