視覺注意機制在游戲畫面設計中的應用

文/柴瑛楨 侯雨婷 曹桂乾 胡燕翔

近年來，計算機技術突飛猛進的發展，游戲產業獲得了飛速的發展，規模不斷擴大，獨具魅力的游戲媒體以及各種與游戲相關的產業如雨后春筍般層出不窮，這種社會現象帶給人們愉悅的同時，也督促相關行業研究人員不斷開發出更具魅力的游戲項目?，F在來說，所謂的“游戲”已經不能夠囊括現在各種與游戲相關行業的規模范圍了。游戲已經成為一種促進大眾互動的新的視聽消遣方式，其具有獨具特色的視覺機制、審美以及文化特色，正逐漸改變著人們的生活，豐富社會文化。

本文在游戲畫面的設計中引入了量化的方法來對畫面設計效果進行客觀的評價，并提出基于視覺注意機制的游戲畫面設計評價方法和設計指導原則，改變目前游戲畫面設計中單純憑借主觀感覺進行設計的狀況，使得游戲畫面的設計具有更可靠的量化評價手段。提出的基于視覺注意機制的游戲畫面設計評價方法和設計指導原則,以及設計研發的游戲畫面視覺顯著度的評測軟件工具，有利的解決了游戲畫面評價中主觀差異巨大的不足，達到優化游戲界面設計、使用戶能具有更好的游戲視覺效果的目的。

1 視覺注意機制概述

1.1 記憶特點

人的記憶分為短時記憶和長時記憶。短期記憶可以存儲當前的信息，信息是自動存儲在大腦中的，并且可以毫不費力地提取出來，正如我們在前一秒所說的那樣，它自然會記住。但是這個記憶的容量是有限的，大腦只能存儲一個信息項。所以人們的注意力只能在短時間內保持連續的動作。如果我們在一個設備上執行一個復雜的操作，如果有太多的水平，并且由于屏幕的限制，沒有足夠的直接導航顯示，那么很多人在運行一段時間后會忘記返回原始接口的方式。而此時，用戶對這樣的產品是有茫然和煩躁感的，因為他們不知道該怎么繼續下去了，此時的注意力也就中斷了。

1.2 視覺注意原理

1.2.1 視覺焦點

我們的大腦需要注意和專注于某事。沒有明確的目標，就會導致分心，一旦人的眼球失去焦點，就會導致人們注意力分散，失去興趣。就像我們面對很多廣告牌一樣，它們非常密集，顏色各種各樣，而且相互之間混合在一起。一時間，人們就會不知道去哪里看，大腦很累，我們的注意力被許多物體分散了。我們的希望用戶看到的只有焦點信息，我們只能按特定順序瀏覽信息，而我們的注意力集中在該焦點上。只有這樣才能抓住人們的眼球，讓人們對其產生深刻的印象。

1.2.2 視覺容量

在人眼黃斑附近有一個視覺上最有效的感覺部位。這種感覺部分只占人體視網膜的一小部分。我們的視覺能力非常小，很難同時容納很多信息。在設計界面時，我們必須考慮人的視覺能力?？紤]如何設計界面，以獲得更好的視覺效果和更多的關注。

2 游戲交互應用中的視覺注意機制概述

2.1 簡單性

簡單易用的界面非常吸引人。基于以上分析，我們知道用戶的注意力是非常有限的，所以當用戶面對一個非常簡單的界面時，他可以快速地理解界面的主要內容以及如何進行下一步，沒有額外復雜的操作項，這樣用戶就不會迷惑也不會出錯，如此的話人們必然會好感增加。想象一下，我們面對的是一個令人眼花繚亂的界面，向我們傳達了很多信息。僅僅是為了找到關鍵信息，用戶需要花大量的精力去辨別，以及在解析之后去哪里做下一步都會讓我們頭疼。我們喜歡簡單的處理事情，而不是復雜的事情，所以簡單易用的界面可以滿足用戶的需要。相比之下，大多數人更喜歡成功，而不是知識。

類似的設計技術可以在谷歌和百度的主頁上看到。谷歌和百度的主頁設計非常相似，是將簡單性運用到非常完美的設計案例。不管網頁在計算機上顯示還是在移動終端上顯示，網頁的效果都非常簡約，整個網頁界面設計成簡單的白色，不存在復雜的元素可用，只有大大的搜索框，和幾個常用搜索分類按鈕。界面上甚至更多的空間來放置搜索功能，而其余的不到的空間來放置不常用的一些功能，比如下載手機客戶端、設置等小按鈕。非常方便，而且節省了大量的控件位置來放置主要的功能，突出了用戶常用的功能，提高用戶使用系統時的效率。

圖1：算法效果

圖2：HC算法實現效果

圖3：AC算法實現效果

圖4：FT算法實現效果

2.2 可維持性

用戶的注意力被界面的第一印象吸引后，用戶開始嘗試操作，最初的嘗試將在清晰的層次結構中引導界面并及時反饋。之后，用戶將進入深度使用階段。在這個階段，用戶已經使用了一段時間，這可能會導致一定程度的分心、視覺疲勞和好奇心減弱。在這種情況下，需要提供一些接口的各種信息對，來對逐漸減弱的注意力產生良好的維護。從前面簡單易用的標準出發，滿足用戶的心理需求。

2.3 存在性

存在的基本原理是每個用戶必須清楚地看到每個界面中的每個功能和操作方法，并且用戶只來瀏覽它。一項功能是否具有存在性，取決于使用者的經驗和背景，以及功能出現的上下文。

3 關于圖像顯著性處理的研究

為了進一步研究圖像處理在視覺注意機制中的作用，研究了四種簡單的圖像顯著性區域特征提取方法，并分析了它們的相應效果。

3.1 LC算法

Mubarak Sha等提出了一種利用圖像顏色統計信息計算空間顯著性圖的方法。該算法的實現是將每個像素的顯著值作為與圖像中所有其他像素的距離的總和。這個距離通常是歐幾里得。如果使用直接公式，則算法的時間復雜度很高。以一個像素的灰度值作為顯著性計算的基礎。此圖像中的最大像素數僅為256。通過算法編程，得到圖像的顯著性效果，如圖1所示。

3.2 HC算法

在減少顏色數量的方案中，RGB分量被映射成12個相等的部分，并且隱藏圖像最多僅具有12 * 12 * 12個顏色。這可以構建較小的直方圖以加快算法的操作，但是由于過渡量化，結果將是有缺陷的。圖2所示的效果是通過編程實現的。

3.3 AC算法

關于該算法的理論分析，完全檢測到小于濾波器大小的對象，而僅大于濾波器大小的對象僅部分地檢測到（靠近邊緣）。最小的濾波器有利于檢測小目標，而較大的則只能由大的濾波器檢測。實現的結果如圖3所示。

3.4 FT算法

FT算法對顯著性檢測提出了以下4個指標：

（1）強調最大的突出對象；

（2）統一突出整個突出區域；

（3）明確突出物的界限；

（4）高效輸出全分辨率顯著性圖。

FT 算法實現效果如圖4所示。

4 總結

現在來說，所謂的“游戲”已經不能夠囊括現在各種與游戲相關行業的規模范圍了。游戲已經成為一種促進大眾互動的新的視聽消遣方式，其具有獨具特色的視覺機制、審美以及文化特色，正逐漸改變著人們的生活，豐富社會文化。本文提出的基于視覺注意機制的游戲畫面設計評價方法和設計指導原則,有利的解決了游戲畫面評價中主觀差異巨大的不足，達到優化游戲界面設計、使用戶能具有更好的游戲視覺效果的目的。