Visual complexity in human-machine interaction = Visuelle Komplexität in der Mensch-Maschine Interaktion

Visuelle Komplexität wird oft als der Grad an Detail oder Verworrenheit in einem Bild definiert (Snodgrass & Vanderwart, 1980). Diese hat Einfluss auf viele Bereiche des menschlichen Lebens, darunter auch solche, die die Interaktion mit Technologie invol-vieren. So wurden Effekte visueller Komplexität etwa im Straßenverkehr (Edquist et al., 2012; Mace & Pollack, 1983) oder bei der Interaktion mit Software (Alemerien & Magel, 2014) oder Webseiten (Deng & Poole, 2010; Tuch et al., 2011) nachgewie-sen. Obwohl die Erforschung visueller Komplexität bereits bis auf die Gestaltpsycho-logen zurückgeht, welche etwa mit dem Gestaltprinzip der Prägnanz die Bedeutung von Simplizität und Komplexität im Wahrnehmungsprozess verankerten (Koffka, 1935; Wertheimer, 1923), sind weder die Einflussfaktoren visueller Komplexität, noch die Zusammenhänge mit Blickbewegungen oder mentaler Beanspruchung bisher ab-schließend erforscht. ... mehrDiese Punkte adressiert die vorliegende Arbeit mithilfe von vier empirischen Forschungsarbeiten.
In Studie 1 wird anhand der Komplexität von Videos in Leitwarten sowie der Effekte auf subjektive, physiologische und Leistungsparameter mentaler Beanspruchung die Bedeutung des Konstruktes im Bereich der Mensch-Maschine Interaktion untersucht. Studie 2 betrachtet die dimensionale Struktur und die Bedeutung verschiedener Ein-flussfaktoren visueller Komplexität genauer, wobei unterschiedliches Stimulusmaterial genutzt wird. In Studie 3 werden mithilfe eines experimentellen Ansatzes die Auswir-kungen von Einflussfaktoren visueller Komplexität auf subjektive Bewertungen sowie eine Auswahl okularer Parameter untersucht. Als Stimuli dienen dabei einfache, schwarz-weiße Formenmuster. Zudem werden verschiedene computationale und oku-lare Parameter genutzt, um anhand dieser Komplexitätsbewertungen vorherzusagen. Dieser Ansatz wird in Studie 4 auf Screenshots von Webseiten übertragen, um die Aussagekraft in einem anwendungsnahen Bereich zu untersuchen.
Neben vorangegangenen Forschungsarbeiten legen insbesondere die gefundenen Zusammenhänge mit mentaler Beanspruchung nahe, dass visuelle Komplexität ein relevantes Konstrukt im Bereich der Mensch-Maschine Interaktion darstellt. Dabei haben insbesondere quantitative und strukturelle, aber potentiell auch weitere Aspekte Einfluss auf die Bewertung visueller Komplexität sowie auf das Blickverhalten der Be-trachter. Die gewonnenen Ergebnisse erlauben darüber hinaus Rückschlüsse auf die Zusammenhänge mit computationalen Maßen, welche in Kombination mit okularen Parametern gut für die Vorhersage von Komplexitätsbewertungen geeignet sind.
Die Erkenntnisse aus den durchgeführten Studien werden im Kontext vorheriger For-schungsarbeiten diskutiert. Daraus wird ein integratives Forschungsmodell visueller Komplexität in der Mensch-Maschine-Interaktion abgeleitet.

Visual complexity is often defined as “the level of detail or intricacy contained within an image” (Forsythe, 2009, p. 158; Snodgrass & Vanderwart, 1980, p. 183). It affects many areas of everyday life, including those that rely on the interaction with technolo-gy. For example, effects of visual complexity have been demonstrated in road traffic (Edquist, Rudin-Brown, & Lenné, 2012; Mace & Pollack, 1983) or for the interaction with software (Alemerien & Magel, 2014) or websites (Deng & Poole, 2010; Tuch et al., 2011). Although research on visual complexity has already had its beginning with the Gestalt psychologists, who incorporated the meaning of simplicity and complexity in the perception process for example with the Gestalt principle of Prägnanz (Koffka, 1935; Wertheimer, 1923), neither the influencing factors of visual complexity nor the connections with eye movements or mental workload have yet been conclusively in-vestigated. ... mehrThe present study addresses these points by means of four empirical studies.
Study 1 examines the significance of the construct in human-machine interaction on the basis of the complexity of videos in control rooms as well as their effects on sub-jective, physiological and performance measures of mental workload. Study 2 takes a closer look at the dimensional structure and the significance of influencing variables and factors of visual complexity, using different types of stimuli. Study 3 applies an experimental approach in order to investigate the effects of visual complexity on sub-jective ratings and a selection of ocular parameters with simple black and white shape patterns serving as stimuli. In addition, various computational and ocular parameters are used to predict complexity ratings. In study 4, this approach is transferred to screenshots of websites in order to investigate the validity of the conclusions within a field of application.
Findings from the studies extend the existing body of research. Associations with mental workload particularly suggest that visual complexity is a relevant construct within human-machine interaction. Quantitative and structural, but potentially also oth-er aspects have an influence on the perception of visual complexity as well as the ob-server’s viewing behavior. The acquired results also allow for conclusions about the associations with computational measures, which in combination with ocular parame-ters are well suited for predicting complexity ratings.
The insights provided by the studies are finally discussed in the context of previous research, whereby an integrative research model of visual complexity in human-machine interaction is derived.