Eye Tracking & K-Koeffizient zur Messung der Aufmerksamkeit - erklärt

In den Neurowissenschaften und im Neuromarketing besteht ein wachsender Bedarf, die Aufmerksamkeit zu messen, die Menschen aufbringen, wenn sie bestimmten Reizen, wie zum Beispiel Werbung, ausgesetzt sind. Aufmerksamkeit ist ein kognitiver Prozess, der Aufschluss darüber gibt, inwieweit sich eine Person konzentriert und inwieweit sie die Fähigkeit besitzt, bestimmte Informationen zu verarbeiten. Nimmt man das Beispiel der Werbung, so ist es nicht nur wichtig zu wissen, was die Menschen sehen oder welche Emotionen sie dabei empfinden, sondern es ist auch wichtig, die Dynamik der Aufmerksamkeit der Konsumenten zu verstehen.

Alles begann mit der SWPS University…

Zur Schaffung eines dynamischen Indikators für die visuelle Aufmerksamkeit wurden zahlreiche Versuche unternommen. Letztendlich ist es einer Gruppe von Wissenschaftlern der Universität SWPS (mit denen wir das Vergnügen hatten, uns zu treffen und zusammenzuarbeiten) gelungen, einen K-Koeffizienten zu entwickeln. Dieser Parameter definiert den Aufmerksamkeitsverlauf einer untersuchten Person anhand von Augenbewegungsparametern (Fixationsdauer und Sakkadenamplitude).

So funktioniert's

HINWEIS: Sie möchten die Quelle lesen? Dann lesen Sie den Artikel: Krzysztof Krejtz, Andrew Duchowski, Izabela Krejtz, Agnieszka Szarkowska, and Agata Kopacz. 2016. Discerning Ambient/Focal Attention with Coefficient K. ACM Trans. Appl. Percept. 13, 3, Article 11 (May 2016), 20 pages. https://doi.org/10.1145/2896452

In der Eye-Tracking-Forschung kann zwischen zwei generellen Arten der visuellen Aufmerksamkeit unterschieden werden: Ambient Attention und Focal Attention. Ambient Attention weist auf ein Muster des Scannens von Stimuli hin (typisch für die frühen Stadien der Szenenwahrnehmung), das durch kurze Fixationen gefolgt von langen Sakkaden gekennzeichnet ist. Im Gegensatz dazu ist eine fokale Aufmerksamkeit durch längere Fixationen gefolgt von kürzeren Sakkaden gekennzeichnet. Je stärker die fokale Verarbeitung von Reizen ist, desto tiefer ist die Aufmerksamkeit, was ein Hinweis auf die aktive Verarbeitung von Informationen sein kann.

Die beiden Aufmerksamkeitstypen sind nicht binär - es findet eine ständige Interaktion und ein dynamischer Wechsel zwischen ambient und focal statt. Der K-Faktor wurde entwickelt, um die Dynamik dieses Prozesses darzustellen.

"Bei der Berechnung von K werden sowohl die Fixationsdauer als auch die Sakkadenamplituden in einen Standard-Score (z-Score) transformiert, sodass sich für jeden einzelnen Scanpfad ein Umgebungs-/Fokalaufmerksamkeitskoeffizient berechnen lässt. Die Transformation der Rohdaten der Sakkadenamplituden und der Fixationsdauer in einen Standard-Score, der den Abstand zwischen dem Roh-Score und dem Mittelwert in Einheiten der Standardabweichung darstellt, ermöglicht einen direkten mathematischen Vergleich der beiden Maße".

- 2016, Trennung von Umgebung und Aufmerksamkeit mit dem Koeffizienten K

K wurde für jeden Teilnehmer berechnet als mittlere Differenz der Normwerte (z-Werte) für jede Sakkadengröße (ai+1) und die vorhergehende i-te Fixationsdauer (di):

wenn

wobei:

• μd, μa die mittlere Fixationsdauer und Sakkadenamplitude sind,
  
• σd, σa die Standardabweichungen der Fixationsdauer und der Sakkadenamplitude sind, die über alle n Fixationen und somit n Ki-Koeffizienten (d.h. über die gesamte Dauer der Stimuluspräsentation) berechnet wurden.

Wir können nun definieren, dass wenn a zu einem bestimmten Zeitpunkt:

• K > 0 bedeutet, dass die Fixationen relativ lang sind, gefolgt von kurzen Sakkadenamplituden, was auf eine fokale Verarbeitung schließen lässt,
  
• K < 0 bedeutet relativ kurze Fixationen, gefolgt von relativ langen Sakkaden, was bedeutet, dass die Umgebung verarbeitet wird,
• K=0 bezeichnet eine seltene Situation, in der eine Person lange Sakkaden mit langen Fixationen oder kurze Fixationen mit kurzen Sakkaden zeigt.

Bei den Teilnehmerdatensätzen (Daten eines einzelnen Teilnehmers) ist die oben beschriebene Abhängigkeit zu beobachten:

Die beiden Aufmerksamkeitstypen sind nicht binär - es findet eine ständige Interaktion und ein dynamischer Wechsel zwischen ambient und focal statt. Zur Darstellung der Dynamik dieses Prozesses wurde der K-Faktor entwickelt.

Auf unserer Plattform wird der Mittelwert berechnet, indem der K-Plot alle 30 ms abgetastet wird. Aus diesen Abtastwerten wird der arithmetische Mittelwert berechnet.

Anwendungsbeispiele

Eine Video-Werbung

Wie bereits erwähnt, ist es wichtig zu wissen, wie viel Aufmerksamkeit das Publikum aufbringt, um Video Ads zu testen. Wenn die Aufmerksamkeit der Kunden während des Sehens der Anzeige zum größten Teil auf etwas anderes als die Marke gerichtet ist, kann dies bedeuten, dass sie sich nur oberflächlich an die Anzeige erinnern und die wichtigen Informationen (die Kernbotschaft der Anzeige) verloren gehen.

Schauen wir uns mal die Snickers-Werbung an:

Anfangs ist die Aufmerksamkeit ambient, was normal ist, aber wenn die Marke gezeigt wird, wechselt sie zum Fokusmodus, was anzeigt, dass die Botschaft gut aufgenommen und erinnert wurde.

Regaltests

Beim nächsten Beispiel bleiben wir in der Marketingwelt. Um Erkenntnisse über die Käufer zu gewinnen und zu verstehen, was ihre Aufmerksamkeit erregt, werden häufig Regaltests durchgeführt. Dabei kann man eine interessante Beobachtung machen: Fordert man die Testpersonen zum Auswählen und Anklicken eines Produktes im Regal auf, steigt der Grad der Aufmerksamkeit signifikant an. Das bedeutet, dass der Entscheidungsprozess mit dem Grad der Aufmerksamkeit in der Umgebung in Zusammenhang steht.

Das gleiche gilt für die Salienzmethode: Wenn man die Teilnehmer bittet, einen Knopf zu drücken, wenn sie ein Produkt erkennen, steigt die Aufmerksamkeit immer auf 100%, wenn das Produkt erscheint, wie unten dargestellt (aggregiert über 50 Teilnehmer):

Wenn Sie den Teilnehmern gestatten, die Anzeige der Stimuli durch Anklicken der Schaltfläche zu beenden, sollten Sie eines beachten: Der mittlere K-Wert kann sich im Laufe der Zeit ändern:

Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Menge der Daten für diese Fragmente unterschiedlich ist. Die aggregierten Daten für die späteren Teile werden sich unterscheiden, wenn einige Teilnehmer früher fertig waren.

Bitte denken Sie auch daran, dass der K-Faktor möglicherweise nicht auf Ergebnisse von geringer Qualität angewendet werden kann - wenn die Fixierungen nicht korrekt berechnet werden können, wird der Grad der Genauigkeit in betrügerischer Weise verringert.

Lernprozess

Während des Lernprozesses, insbesondere beim E-Learning, kann der K-Koeffizient verwendet werden, um einen Zeitpunkt zu finden, an dem die Lernenden überfordert sind und eine Pause einlegen sollten. Wenn wichtige Informationen im Mittelpunkt stehen, können Sie auf diese Weise auch mehr davon vermitteln. Dies kann manuell oder automatisch durch ein System erfolgen.

Fazit

Paradoxerweise ist die Tatsache, dass wir irgendwo hinschauen, nicht gleichbedeutend mit dem Sehen und der aktiven Verarbeitung von Informationen. Der Ort, an dem wir hinschauen, kann für die Interpretation von viel größerer Bedeutung sein, wenn wir auch den Grad der Aufmerksamkeit berücksichtigen, den wir im Laufe der Zeit auf einen bestimmten Bereich von Interesse gerichtet haben. Beispielsweise kann man anhand des Wechsels von umgebender zu fokussierender und von fokussierender zu umgebender visueller Aufmerksamkeit erkennen, wann Kunden an einem bestimmten Inhalt interessiert waren und wann sie das Interesse verloren.

Die Berechnung der Aufmerksamkeit der Umgebung in Echtzeit ist ein großer Vorteil des Systems. Dies eröffnet die Möglichkeit, Konzentrationswarnungen zu entwickeln, die wir täglich nutzen können.