JARI Research Journal 20140702 【研究速報】 ペダルトラッキングを用いた副次課題法の画面表示の検討 Effects of display images in pedal tracking as probe-task in subsidiary task procedure 宇野 宏 *1 中村 Hiroshi UNO 之信 *2 Yukinobu NAKAMURA Abstract The authors' previous research revealed that PC-based "pedal tracking," which controlled the simulated headway, was a suitable probe task in the subsidiary task procedure for assessing cognitive demand from operating in-vehicle information devices. This article examined the tracking performance in various display images to improve the utility of pedal tracking. The results suggested that simple and low stimulus-intensity images were beneficial and that there were different sensitivities of performance measures for "line-segment" and "square" display images. 1. はじめに 音声操作を主体とする情報機器タスクでは，認 知負荷によるドライバの情報処理の阻害が，運転 行動に影響する可能性がある．しかし，認知負荷 を直接測定する方法は未だ明らかでないため，現 時点では，静的台上で評価対象タスクと成績測定 作業を同時実施する副次課題法の手続きで情報処 理資源の減少を推定する方法が有用と考えられる． 認知負荷による走行時影響に感度のある副次課 題法として，筆者らはペダル操作により車間距離 相当値を制御するトラッキング作業を成績測定作 業とする方法を提案した 1)．ペダルトラッキング は，連続作業であるために時分割の対処方略が用 いられにくく 2)，操作モダリティが評価対象タス クと競合しない点，ならびに視覚的予見性が小さ いため作業者自身が処理資源を消費して動揺方向 を「予測」する必要があり，認知負荷による影響 を受けやすい点に利点があると考えられる 3)． ただし，ペダルトラッキングの作業成績が全般 に良好である場合には，タスク間の差が検出され にくいことが指摘されている 4)．例えば，トラッ キング作業に用いる画面表示として，制御対象が 車間距離相当値であることを直感的に理解しやす ＊1 一般財団法人日本自動車研究所 安全研究部 博士(学術) ＊2 一般社団法人日本自動車工業会 HMI分科会 JARI Research Journal い表示を用いると，トラッキング作業が全般に容 易になり，評価対象タスクの影響が現れにくくな る懸念がある．また，表示要素の着色等により刺 激強度が大きい画面表示を用いると，トラッキン グ作業への注意配分が増し，相対的に評価対象タ スクへの注意を減じて，結果として感度が低下す ることも懸念される． そこで本稿は，ペダルトラッキングの画面表示 による影響を調べることで，情報機器タスクの影 響を評価する副次課題法に用いるにあたっての留 意点を抽出することにした． 2. ペダルトラッキング作業の仕様 アクセルペダル操作により，先行車との車間距 離を模擬した制御対象を許容幅（20～30m 範囲相 当）内に収める補償トラッキング作業を作成した． Fig. 1 にトラッキング作業の制御系を示す． ( preceding car acc.) Difference Original signal ・Cyclic : 4 to 8 sec. composed ・Range: -0.3to 1.2 m/s2 (Pedal displace.) Control input Supposed headway distance D＝D0＋ （V 0＋（input）・⊿t）・⊿t Visual display Integral of acc. diff. ・Initial D0：25m ・Initial V 0：0m/s 1.0 0.5s+1 (own car acc.) ・Transferred acceleration: -0.5to 2.0m/s2 Fig. 1 Control system of pedal tracking task － 1 － (2014.7) Line segment 市販のゲーム用ペダル，パーソナルコンピュー タ，19 インチ CRT ディスプレイを用いて設定し た．ここで，周期と位相の異なる 4 つの正弦波を 合成した変動信号を先行車の加速度相当値，実験 参加者によるアクセル操作量の一次遅れ系を自車 加速度相当値，初期車間距離は許容幅の中央値， 初期速度は 0m/s として車間距離相当値を求めた． 画面表示として，Fig. 2 に示す単純図形（線分 表示，方形表示）と詳細図形（図案表示）を設定 した．19 インチ CRT ディスプレイにて，前報 1,2,3) と同様の車間距離相当値を「線分」位置として表 示する条件と，先行車背面に相当する「方形」ま たは背面の「図案」が車間距離相当値に応じてサ イズ変化する条件を設けた． Display distance: 80cm Color decoration Target Yellow/ bold Allowed White/ thin area White/ thin Gray White Line 1 Line 2 Line 3 (large intensity) (middle intensity) (small intensity) Display distance: 80cm Color decoration Square : 105cm Without color Target Gold Allowed area : 105cm Without color Light gray 示し，許容幅を示す帯状の枠の範囲内に方形ある いは車両背面図案の外枠を収めることを求めた． 線分表示と方形表示では，色強調（有／無）と 画面までの距離（80cm／105cm）により刺激強度 の異なる 3 条件を設けた．図案表示では，先行車 相当図形（単純方形，背面図案）と補助線（単純 直線，路面図案）を組合わせた条件を設けた． 3. 評価対象タスク 表 1 に示す携帯型情報機器のタスクを設定した． スマートフォン型（NTT DOCOMO SC-02B）と タブレット型（同 SC-01C）共通のタスクとして， VM1s/t（ネットラジオ選局；手操作のみ 3 回） ， VC1s/t（地図上での周辺施設の音声検索；手操作 4 回＋音声入力 1 回）を設定した．タブレット型 では，VC2t（音声ツイッタ（1 文節）；手操作 6 回＋音声入力 1 回） ，VC3t（音声入力模擬；手操 作 8 回＋音声入力 4 回（各 5 秒間の発話）） ，VC4t （音声入力模擬（音声主体）；手操作 1 回＋音声 入力 4 回（各 5 秒間の発話））を設定した．VC4t は，音声入力回数は多いが手操作ステップ数は 1 回のみであり，音声操作に特化したタスクとして 設定した． Light gray Gray Table 1 Assessed tasks Digital assistant device task Pattern White Square 1 Square 2 Square 3 (large intensity) (middle intensity) (small intensity) Display distance: 80cm Vehicle rear / Square / Supplement Line Road surface Target Gold Allowed area Gold Light gray Vehicle rear / Road surface Gold Gray Dark gray Pattern 2 Pattern 3 1 3 4 6 1 1 8 Voice inputwith few VC4t manual operations 1 White Dark gray White 3 4 Voice input with much manual operations VC3t White Pattern 1 Light gray Smartphone VM1s Net-radio tuning VC1s Facility location search Tablet VM1t Net-radio tuning VC1t Facility location search VC2t Voice twitter (1 short sentence) Voice inputs Manual Facility name Facility name One sentence Four categories 4 for 5s each 4 ・Prefectures ・Supermarkets ・Restaurants ・Stations VM: Visual Manual task, VC: Voice Control task Fig. 2 Display images of pedal tracking tasks 線分表示では，トラッキング画面上方を遠方と する 0～80m 相当の範囲で上下に搖動する横線分 を表示し，許容幅の範囲内に横線分を収めること を求めた．方形表示と図案表示は，先行車背面幅 を 1.8m として車間距離相当値から求めた視角度 に応じて，トラッキング画面中央を無限遠点，車 間距離 10m の視角度を画面全体とする比率で表 JARI Research Journal 4. 走行時影響のリファレンスデータ テストコースでの先行車追従走行中に上記各タ スクの実施を求め，15 名のドライバ（年齢 25～ 55 歳）の横位置変動性（車両外側と車線区分線と の距離の最大値と最小値の差）と車間距離変動性 （車間距離の最大値と最小値の差）を集計したと ころ，両指標でタスク間の大小関係は概ね一致し た 5)． － 2 － (2014.7) 0 0 0 0 VM1t VC2t VC4t (b) Headway distance variability Line 1 Line 2 0.2 Fig. 3 Illustrations of driving impacts 5) Time ratio Line 3 0.2 + 0.15 VC4t 0.1 0.05 VC2t 0.1 0.05 VM1t (a) Lateral displacement variability 0.1 0.05 * No VC4t * 0.15 + VC4t VC2t 0.15 + VC2t VM1t + : p<.1 * : p<.05 ** : p<.01 5 0.15 0.2 * VM1t 0 10 0.2 * No 10 * VC4t 20 0.2 S.D. Mean ** ** VC2t 30 15 VM1t * ** No 40 形と補助線の意匠によって大小関係が変化した． 画面表示を詳細化すると意匠の違いによりトラ ッキング作業成績が影響されるため，図案表示よ りも線分や方形の単純図形を用いる方が有利とみ られる．また，線分表示と方形表示では，いずれ の刺激強度でもタスク間の見かけの大小関係は同 様であるが，有意差の数と有意水準からは，刺激 強度の小さい「色強調なし/視距 105cm」 条件 （Line 3，Square 3）が，車間距離変動性の大小関係を， より適切に再現するとみられる． Time ratio 50 Headway distance (m) Lateral displacement (cm) ただし，Fig. 3 に示すように，音声操作に特化 した VC4t では，手操作ステップ数が多く音声入 力数の少ない VC2t に比して，横位置変動性は小 さく，車間距離変動性は大きかった．これは，走 行時の横位置変動性は主に視認手操作負荷の影響 を反映するのに対して，車間距離変動性は視認手 操作とともに音声操作による認知負荷の影響を反 映することを示唆する．そこで本稿では，車間距 離変動性を走行時影響のリファレンスデータとし た． 0.2 * 0.15 * 0.15 0.1 0.1 0.1 0.05 0.05 0.05 0 0 0 + * JARI Research Journal VC4t VC2t 0 VM1t 0 No 0 VC4t 0.1 0.05 VC2t 0.1 Pattern 2 VC4t 0.15 0.05 VM1t VC4t No VC4t + 0.1 No VC2t + 0.05 Pattern 1 VM1t 0.15 VC2t 0.15 Square 3 0.2 NO 0.2 Time ratio VC2t Square 2 0.2 VM1t Square 1 VM1t No VC4t 6. 1 方法 トラッキング作業の 2 条件毎に実験セッション を設け，7 通りの評価対象タスクとの同時実施試 行をランダム順に行った．セッション構成，試行 時間，装置，教示等は 5 節と同様とした．参加者 は男女ドライバ 15 名（年齢 26～59 歳，運転歴 8 ～41 年）とした． VC2t 5. 2 結果 分析期間中に許容幅から逸脱した時間比（逸脱 時間比）を集計した結果を Fig. 4 に示す．線分表 示（Line）と方形表示（Square）では，タスク間 の大小関係は VM1s＜VC2t＜VM4t の順であり， 走行時の車間距離変動性の大小関係と整合した． 一方，図案表示（Pattern）では，先行車相当図 VM1t 6. 妥当性の確認 画面表示として適当とみられる線分表示（Line 3）と方形表示（Square 3）のトラッキング作業 を，前掲表 1 の評価対象タスクと同時実施し，成 績指標と走行時影響データとの散布を点検した． No 5. トラッキング画面表示の影響 5. 1 方法 走行時影響に特徴がみられた評価対象タスクと して，タブレット型の VM1t（車間距離変動性小） ， VC2t（同中程度） ，VC4t（車間距離変動性は VC2t より大，ただし横位置変動性は VC2t より小）を 選択した．トラッキング作業の 9 条件毎に実験セ ッションを設定し，3 通りの評価対象タスクとの 同時実施試行をランダム順に行った．試行時間は 65 秒間とし，この間はタスクを反復して実施した． 実験参加者には「評価対象タスクとトラッキング 作業の両者へ注力すること，相対的優先度は評価 対象タスクにおくこと」を教示した．トラッキン グ作業成績の分析期間は試行開始 5 秒後からの 60 秒間とした．事前に実験目的と実施内容を説明 して参加の了承を得た男女ドライバ 12 名（年齢 26～59 歳，運転歴 8～41 年）を参加者とした． Pattern 3 Fig. 4 Deviation ratio － 3 － (2014.7) 6. 2 結果 各評価対象タスクの逸脱時間比の集計値と，走 行時の車間距離変動性との散布を Fig. 5 に示す． 線分表示と方形表示ともに，対応関係の目安とな る相関係数の危険率は 5％未満であり，車間距離 変動性と対応した．ただし，方形表示の方が線分 表示よりも逸脱時間比が総じて値が小さい．線分 表示よりも方形表示の方が許容幅内に制御対象を 収めるという作業が 「容易」 であることが窺える． Line display Square display VM1s VC1s S.D. Mean VM1t VC1t VC2t VC3t VC4t 0.35 Time ratio 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 VC4t VC3t VC2t VC1t VM1t VC1s VM1s 0 Headway variability (m) p<.01 0 0.05 0.1 Time ratio (b) "Line" tracking 0.15 Headway variability (m) (a) Comparison of "Line" and "Square" display tracking 14 12 10 8 6 4 2 0 14 12 10 8 6 4 2 0 p<.05 0 0.05 0.1 0.15 Time ratio (c) "Square" tracking る．そこで，別の成績指標として，制御対象表示 の最大値と最小値の差（制御対象最大最小差）を 求めたところ，Fig. 6 に示すように，方形表示と 線分表示の差は小さく，また各々のトラッキング 作業は車間距離変動性と危険率 5％未満で対応関 係を示した．方形表示のトラッキング作業を用い る場合には，制御対象最大最小差を用いることで 感度低下を抑えることができると考えられる． 7. まとめ 二重課題法で情報機器タスクを評価するにあた り，ペダルトラッキングを副次課題とする際には， 以下に留意することが有用とみられる． ・ 画面仕様の詳細化は意匠の違いによる成績指 標の変化を生じるため，制御対象表示として 単純な図形を用いること． ・ 線分表示と方形表示のトラッキング作業では， 刺激強度の小さい表示を用いること． この設定で得られるトラッキング作業成績は， 評価対象タスク間差の感受性と，走行時の認知負 荷を反映する車間距離変動性との対応を示すと予 想される．今後は，より高度化した音声操作を備 えるタスクや，音声以外の操作入力インタフェー スによるタスクも対象として，適切な二重課題法 の検討を進めることが重要と考える． Fig. 5 Deviation ratio for each assessed-task 1) 宇野宏，中村之信：音声操作を含むドライバインタフ ェースの台上評価方法に関する研究．自動車技術会論 文集，Vol.42, No.2, p.569-575 (2011) よる負荷の台上評価方法に関する検討．自動車技術会 VC4t VC3t VC2t VC1t VM1t VC1s 2) 宇野宏ほか：車載情報提供ドライバインタフェースに VM1s Distance equivalent (m) 参考文献 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 論文集，Vol.41, No.2, p.539-544 (2010) 14 12 10 8 6 4 2 0 p<.05 0 10 20 Distance equiv. (m) (b) "Line" tracking Headway variability (m) Headway variability (m) (a) Comparison of "Line" and "Square" display tracking 14 12 10 8 6 4 2 0 3) 宇野宏，中村之信：トラッキング作業を用いた二重課 p<.05 題法によるドライバインタフェースの台上評価方法に 関する考察．自動車技術会学術講演会前刷集 No.100-11, p.1-4 (2011) 0 10 Distance equiv. (m) (c) "Square" tracking 20 4) Mizobuchi, S., et. al.：The effect of secondary task timing and difficulty on driving-related performance and modality selection. 20th ITS World Congress, Fig. 6 Max-min difference of target signal for each assessed-task Paper No. 3192 (2013) 5) 宇野宏，中村之信：情報機器の操作が運転行動に与え 逸脱時間比の絶対値が小さいことは，天井効果 によりタスク間差の感度低下につながる恐れがあ JARI Research Journal － 4 － る影響に関する実験研究．自動車技術会論文集，Vol.45, No.2, p.387-392 (2014) (2014.7)
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