Einführung in die Medieninformatik 1

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1 Einführung in die Medieninformatik 1 Wintersemester 2008/089 Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 1

2 Plan (vorläufig) Einführung Menschen: Wahrnehmung Menschen: Wahrnehmung Medien: Digitalisierung Medien: Bilder Medien: Kompression Verlustbehaftete Kompression (Bilder) Medien: Audio: Grundlagen und Bearbeitung Verlustbehaftete Kompression (Audio) Medien: Texte und Typographie Web: Grundlagen + Techniken Menschen und Medien: Interaktion Zusammenfassung und Ausblick Abschluss-Event (ganztägig!) Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 2

3 Einführung in die Medieninformatik 1 Teil 2: Menschen, psychologische und kognitive Aspekte (2) Vorlesung Wintersemester 2008/09 Rainer Malaka Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 3

4 Visuelle Wahrnehmung Menschen Spezielle Mechanismen für Gesichter Orientierung spielt eine Rolle Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 4

5 Visuelle Wahrnehmung Stereoskopisches Sehen Querdisparation nur mit zwei Augen jedes Auge ein eigenes Bild Tiefenwahrnehmung - Statische Perspektive trapezförmige Konturen => sich entfernende Parallelen Größenunterschiede => Entfernungsunterschiede Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 5

6 Visuelle Wahrnehmung Verdeckung vollständige Konturen weiter oben Ausnutzung der Gestaltgesetze Tiefenwahrnehmung durch Schatten räumliche Zuordnung von Objekten zu Ebenen von Objekten zueinander Tiefenwahrnehmung durch Gradienten Texturgradienten enge Textur weiter hinten Kontraste geringerer Kontrast weiter hinten Sättigung geringe Sättigung weiter hinten Farben Blau-Verschiebung in der Entfernung Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 6

7 Visuelle Wahrnehmung Bewegungseindruck Einzelbilder mit geringen Unterschieden 20 bis 25 Bilder pro Sekunde für fließende Bewegung Film / Video höhere Frequenz nicht sinnvoll 3 bis 5 Bilder pro Sekunde als ruckende Bewegung Videokonferenzen Bildtelefonie Räumlich-zeitlicher Sprung Objekt verschwindet an Punkt A Objekt erscheint nach 30 bis 60 msec an Punkt B Eindruck einer Bewegung zwischen A und B Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 7

8 Visuelle Wahrnehmung Optische Täuschungen, Farbtäuschung Farben / Helligkeiten werden im Vergleich zur Umgebung wahrgenommen Adelson EH (2000) Lightness Perception and Lightness Illusions. In The New Cognitive Neurosciences, 2nd ed., M. Gazzaniga, ed. Cambridge, MA: MIT Press, pp Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 8

9 Visuelle Wahrnehmung Optische Täuschungen, Längentäuschung Beeinflussung einer Schätzung durch andere Objekte Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 9

10 Visuelle Wahrnehmung Optische Täuschungen, Formtäuschung Überlagerung verschiedener Formen Kippfigur Gleichwertige Alternativen ähnlich Vexierbild Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 10

11 Visuelle Wahrnehmung Textureffekte Viele weitere Effekte und Erklärungen: Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 11

12 Lesen Verarbeitungsstufen Optisches Bild erkennen Dekodierung in interne Repräsentation, Sprache Interpretation durch Syntax, Semantik, Pragmatik Lesen erfordert Sakkaden und Fixierungen Wahrnehmung während der Fixierungen Wortform (optisch) ist entscheidend für die Wahrnehmung Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 12

13 Gedächtnis Verarbeitung von Sinnesreizen Nerven Bündel aus 10 bis Axonen Axon einer Nervenzelle 1 bis 15 µm dick, bis zu 1 m lang Reizweiterleitung Zustand der Nervenzelle (Ruhe- / Aktionspotential) Aktionspotential breitet sich mit 1 bis 100 m/sec aus Signalparameter = Frequenz der Aktionspotentiale => analoge Variable keine Unterschiede nach Sinnen Nervenzellen bilden Netzwerke Axone spalten sich auf in Äste mit Synapsen (Kontaktstellen) Synapsen hemmen oder fördern => analoge Variable Speicherung durch Festlegung dieser Leitfähigkeit Speicherkapazität theoretisch 50 TeraByte Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 13

14 Gedächtnis Typische Einteilung: Drei Arten von Gedächtnissen Sensorisches Gedächtnis (Puffer für Stimuli, Eindrücke) visuell ikonisch, auditorisch echoisch, berühren haptisch Kurzzeit- oder Arbeitsgedächtnis (Gedanken, Zwischenrechnugnen) Langzeitgedächtnis (dauerhaftes Wissen) Manchmal auch noch mittelfristige Zwischenstufe (mittelfristige Pläne) Stimulusauswahl wird durch Erregung gesteuert Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 14

15 Gedächtnis Gedächtnis und Prozessoren Langzeitgedächtnis Arbeitsgedächtnis Ikonisches Gedächtnis D = 200ms ( ) K = 12 Chunks(7-17) C = physisch? Echoisches Gedächtnis D = 1,5s (0,9-5) K = 5 Chunks(4,4-6,2) C = physisch? D = 15s (5-226) K = 3 Chunks (2,5-4,1) K* = 7 Chunks (5-9) C = auditiv oder visuell D = unbegrenzt K = unbegrenzt C = semantisch Perzeptueller Prozessor T = 100ms (50-200) Kognitiver Prozessor T = 70ms (25-170) Motorischer Prozessor T =7 0ms (30-170) Auge Ohr Muskulatur D Dauer K Kapazität C Code T Zykluszeit Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 15

16 Gedächtnis Aufgaben Kodierung und Abruf von Wissen Richtige Aktionsauswahl Eigenschaften Nicht alles wird gespeichert Information wird gefiltert und verarbeitet Kontext spielt eine große Rolle Wiedererkennung ist leichter, als Abruf Deshalb GUI besser als Kommandosprache Bilder sind leichter zu merken als Worte Deshalb eher Icons als Namen Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 16

17 Kurzzeit-Gedächtnis Kodierung Experiment von Santa Vorreiz Prüfreiz gleich ungleich linear gleich linear ungleich Vorreiz schnelle Erkennung langsame Erkennung Dreieck Dreieck Dreieck Kreis Quadrat Kreis Quadrat Kreis Pfeil Dreieck Kreis Quadrat Dreieck Kreis Pfeil gleich ungleich langsame Erkennung linear gleich linear ungleich schnelle Erkennung Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 17

18 Kurzzeit- Gedächtnis Ergebnisse aus dem Experiment von Santa zeigen Unterschiedliche Kodierungen Geometrische Objekte in räumlichem Zusammenhang Wörter als Ketten Unterschiedliche Erkennungsleistungen besser, wenn Anordnung der Codierung entspricht Folgerungen für Bildschirmgestaltung Verbalobjekte linear in Zeilen und Spalten Grafische Elemente in gleich bleibender Anordnung Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 18

19 Kurzzeit- Gedächtnis Speichern von 7 (±2) Chunks Neue Information hat Wechselwirkung mit alter Wiederholung führt zu Speicherung Neue Reize zum Vergessen Schneller Zugriff (~70ms) Schnelles Vergessen (~200ms) Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 19

20 Langzeit- Gedächtnis Episodisches Gedächtnis Ereignisse und Erfahrungen in serieller Form Speichert, was uns widerfahren ist Semantisches Gedächtnis Strukturierte Fakten, Konzepte und Fähigkeiten Verschiedene Hypothesen über Funktionsweise Als semantisches Netz In Frames und Skripten Semantisches Wissen abgeleitet aus episodischem Wissen Scheinbar unbegrenzt und unbeschränkt Zugriff langsamer und schwerer Aktionen helfen (wie bei einem Cache) Zugriff ~1/10 s Langsames Vergessen Verschiebung von Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis durch Wiederholung und Üben, sowie durch Kontext Vergessen durch Decay /Auflösung und Interferenz Falsche Erinnerungen möglich Keine Festplatte! Emotionen beeinflussen Gedächtnis Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 20

21 Wrap Up Grundlagen der menschlichen Wahrnehmung Sinne und deren Möglichkeiten Sehen, Hören,.. Verarbeitung von Information Täuschungen Gedächtnis und Kognition Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 21

22 Literatur Kai Bruns, Klaus Meyer- Wegener, Taschenbuch der Medieninformatik, 2005, 520 Seiten 29,90 [D] ISBN Weitere Literatur später Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 22

23 Quellen Thompson P (1980) Margaret Thatcher: a new illusion. Perception 9: Cliparts: Office PPT Cliparts und Buch-Cover von den jeweiligen Verlagen Fachbuchverlag Leipzig Kursmaterial der Georgia Tech HCI faculty. Contributors include Gregory Abowd, Jim Foley, Diane Gromala, Elizabeth Mynatt, Jeff Pierce, Colin Potts, Chris Shaw, John Stasko, and Bruce Walker. Checker-Shadow Illusion von Edward H. Adelson Adelson EH (1993) Perceptual organization and the judgment of brightness. Science 262: Adelson EH (2000) Lightness Perception and Lightness Illusions. In The New Cognitive Neurosciences, 2nd ed., M. Gazzaniga, ed. Cambridge, MA: MIT Press, pp Sammlung optischer Illusionen von Michel Bach (Uni freiburg) Prof. Dr. Rainer Malaka, Digitale Medien Medieninformatik 2 23

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