数字媒体技术驱动的影视场景设计对观众沉浸感与叙事认知的影响：一项眼动追踪实验研究

《Frontiers in Psychology》：Effects of digital media technology-driven film and television scene design on audience immersion and narrative cognition: an eye-tracking experiment

　　

数字媒体技术（digital media technology）日益塑造影视场景设计，但关于技术驱动的场景处理如何在同一实验框架内影响观众注意、沉浸感（immersion）和叙事认知（narrative cognition, NC）的证据仍然有限。研究人员采用随机组间设计（randomized between-groups design），纳入360名有效成年参与者（每组180名）。参与者观看同一叙事场景的匹配低数字媒体版本和高数字媒体版本，完成沉浸感测量和客观叙事认知测验，同时记录眼动数据。研究将观众对预定义关键叙事感兴趣区（areas of interest, AOIs）的视觉注意作为潜在中介机制进行检验。在控制性别、年龄、观看频率、数字媒体熟悉度和既往虚拟现实（virtual reality, VR）经验后，高数字媒体版本与更高沉浸感（B = 1.085，SE = 0.048）、更高叙事认知（B = 1.208，SE = 0.056）以及更高关键叙事AOI注意（B = 0.109，SE = 0.007）相关；三个模型分别解释59.1%、57.7%和44.0%的方差。自举法（bootstrapping）间接效应与关键叙事AOI注意对沉浸感（a × b = 0.170，95%置信区间（confidence interval, CI）[0.094, 0.248]）和叙事认知（a × b = 0.225，95% CI [0.126, 0.324]）的部分中介（partial mediation）一致。以总注视时长（total fixation duration）替换注视比例后，沉浸感模式重现（a × b = 0.136，95% CI [0.004, 0.275]），但叙事认知未重现（a × b = 0.020，95% CI [?0.132, 0.167]）。这些发现提示，当技术特征与故事相关视觉线索协调而非作为孤立奇观时，数字媒体技术可支持叙事体验。由于两种条件均在一个匹配片段对中实现，条件与刺激身份完全混淆（刺激抽样，stimulus sampling），结果描述这两个片段，而非作为类别的数字媒体场景设计。由于样本也主要为年轻成人，研究结果的推广应谨慎。未来需要用多个独立验证刺激集、以刺激为随机因子分析、其他类型和更广泛参与者群体进行重复研究。

研究背景与问题：数字媒体技术持续重塑影视场景设计。传统影视场景主要依赖实景搭建、镜头调度、灯光布局和后期合成完成空间呈现，而虚拟影像、实时渲染、动态光影、空间声音和沉浸式视觉系统逐渐增强场景的空间延展性、感官包裹性和叙事组织能力。场景不再只是人物行动的背景，而是观众理解情节、感知氛围和形成观看体验的重要媒介；观众对人物、道具、空间入口、光影变化和声源的注意分配，可能与沉浸体验和叙事理解直接相关。既有虚拟制作、沉浸式摄影和数字环境研究已确认技术增强屏幕制作的作用，但核心问题并非数字场景是否显得更技术化。影视与媒介心理学研究表明，叙事参与依赖注意聚焦、叙事理解、情感参与和叙事临场感；影视眼动研究则显示，剪辑、运动和任务需求可强烈同步或重定向观众注视。由此，视觉显著的数字处理只有在引导注意至支持叙事展开的信息时，才可能改善沉浸。为在同一个实验框架内考察场景设计、关键叙事区域注意、沉浸感和叙事认知，而非仅从设计特征推断观众效应，研究人员开展了受控比较研究。

研究开展、结论与意义：研究人员设置低数字媒体与高数字媒体场景条件，以眼动量化对关键叙事区域的视觉注意，以自评测量沉浸感，以客观测验测量叙事认知，并区分三个问题：场景操纵是否改变观众体验、是否改变视觉注意分配、视觉注意是否统计上解释场景条件与观众结果之间的部分关联。研究结论为：在一个匹配片段对内，高数字媒体版本与更高沉浸感、更高叙事认知和更高关键叙事AOI注意相关，自举间接效应与视觉注意的部分中介一致；以总注视时长替换注视比例后，沉浸感的中介模式重现但叙事认知未重现。由于条件与刺激身份完全混淆，结果仅描述所用两个片段，不能推广至作为类别的数字媒体场景设计。其意义在于：将数字媒体技术驱动的场景设计作为可实证检验的观众体验问题，结合眼动与主客观结果减少仅依赖问卷的证据，并连接制作选择与电影认知研究中的注意引导和叙事参与，为评估虚拟空间、灯光、视觉特效和声音处理是否支持而非竞争叙事线索提供操作基础。

关键技术方法（≤250字）：研究采用随机组间实验，通过大学公共课程、影视与媒体相关社区和在线公告招募18–35岁、有基本影视观看经验且视力正常或矫正正常的成人，最终360名有效（低条件180名、高条件180名）。刺激为同一叙事来源的两个匹配片段Clip_L_03和Clip_H_03，时长240.5 s和241.2 s，均为1,920 × 1,080分辨率、24 fps、相同32镜头顺序、对话脚本Ver. 3.1、角色动作及关键叙事事件；低版本采用最小场景扩展、静态三点布光、实用特效和立体声混音，高版本采用动态3D环境、交互式计算机生成图像（computer-generated imagery, CGI）布光、粒子和大气视觉特效及5.1环绕声对象音频。眼动以Tobii Pro Spectrum屏幕式远程眼动仪双目记录，1,200 Hz，25英寸LCD，65 cm下巴托，9点校准，I-VT算法30/s阈值、60 ms最小注视时长，缺失间隙≤75 ms线性插值，有效注视样本>70%。关键叙事AOI依据共享镜头结构定义为角色面部、关键道具、空间入口、叙事光照区域和局部声源区域。沉浸感为7点量表，叙事认知为情节回忆、人物关系、因果理解、场景线索识别的客观测验；控制性别、年龄、观看频率、数字媒体熟悉度和VR经验；中介效应采用5,000次自举重抽样，seed 12345。

研究结果：
4.1 操纵检验、描述统计与相关分析：操纵检验显示，高数字媒体条件参与者感知到的数字媒体场景处理远高于低条件（M = 6.07，SD = 0.46 vs. M = 3.05，SD = 0.44；Welch t(357.67) = 63.54，p < 0.001，Cohen's d = 6.70），两个分布几乎完全分离；但该操纵处于感知对比的极端端，构成限制。相关分析显示，数字媒体场景设计（digital media scene design, DMSD；本研究中0 = 低数字媒体场景，1 = 高数字媒体场景）与感知处理（DMSD_P）r = 0.958、视觉注意（visual attention, VA）r = 0.660、沉浸感r = 0.766、叙事认知r = 0.756相关；VA与沉浸感r = 0.609、叙事认知r = 0.622相关；控制变量与条件、中介和结果变量基本不相关（|r| ≤ 0.066），随机化有效。
4.2 基准回归分析：控制变量纳入后，DMSD对沉浸感（B = 1.085，SE = 0.048）和叙事认知（B = 1.208，SE = 0.056）保持大正系数，均p < 0.001；沉浸感模型R² = 0.591，叙事认知模型R² = 0.577；标准化条件差异分别为1.53和1.51个标准差。DMSD对VA的系数为0.109（SE = 0.007，p < 0.001），模型R²由仅控制变量的0.007增至0.440，表示高数字媒体版本使关键叙事AOI内观看时间占比提高10.9个百分点；仅控制变量模型F(5, 354) = 0.51，p = 0.77。结果支持H1–H3，最大方差膨胀因子（variance inflation factor, VIF）为1.022，无共线性担忧。
4.3 视觉注意的中介效应检验：DMSD正向关联VA（a = 0.109，SE = 0.007），VA正向关联沉浸感（b = 1.556，SE = 0.379）和叙事认知（b = 2.055，SE = 0.432）。协变量调整后的总效应为沉浸感1.085（SE = 0.048）、叙事认知1.208（SE = 0.055）；直接效应为0.915（SE = 0.063）和0.983（SE = 0.072）；经VA的间接效应为0.170（Boot SE = 0.040，95% CI [0.094, 0.248]）和0.225（Boot SE = 0.050，95% CI [0.126, 0.324]），分别占总效应15.7%和18.6%。分解满足c = c′ + a × b，两个自举区间均不含零且直接效应仍正显著，结果与部分中介一致，支持H4；但中介应理解为对预定义叙事AOI的统计机制检验，而非证明注视等同于理解。
4.4 稳健性检验：以关键叙事AOI总注视时长（VA_Dur）替换注视比例后，DMSD对VA_Dur有大正系数（B = 23.683，SE = 0.913，p < 0.001，R² = 0.659）。沉浸感模式重现：VA_Dur与沉浸感正相关（B = 0.006，SE = 0.003，p = 0.041），DMSD系数由1.085降至0.949，间接效应0.136（Boot SE = 0.068，95% CI [0.004, 0.275]），但区间仅勉强排除零。叙事认知未重现：VA_Dur与叙事认知不相关（B = 0.001，SE = 0.003，p = 0.79），DMSD系数基本不变（1.188 vs. 1.208），间接效应0.020（Boot SE = 0.077，95% CI [?0.132, 0.167]）。因此，稳健性分析仅支持沉浸感的中介模式，叙事认知的中介路径仍开放；且注视比例与总注视时长是同一行为的两种操作化，两个沉浸感中介估计应视为范围而非独立重复。

讨论总结：主要发现与理论意义方面，结果最符合受限注意引导解释：数字场景处理若提高叙事相关信息的知觉优先性，可支持观众体验；但强视听结构可同步注视而不保证相同理解，故中介应狭义理解为对经验证的叙事AOI的注意，而非一般理解。实践启示方面，研究倾向叙事协调而非技术强度；虚拟空间、动态灯光、视觉特效和空间声音应按是否支持角色行动、关键道具、空间转换和因果故事信息来评估；眼动可用于预测试观众是否注意预期叙事目标，但在用注视指标支持设计决策前需控制AOI大小、视觉显著性和条件特异刺激差异。研究局限与未来展望方面，样本主要为年轻成人；操纵在单一匹配片段对Clip_L_03和Clip_H_03中实现，条件与刺激身份完全混淆，结果不能推广至数字媒体场景设计类别、其他叙事、类型、节奏结构或制作预算，报告标准误以该刺激对为条件且比将刺激视为随机因子时更窄；操纵检验显示两组完全分离，平均差为量表范围的50.3%，处于极端感知对比，未代表普通制作差异的渐变特征；效应量对自评结果异常大，单二分类预测解释沉浸感59%和叙事认知58%方差，背景变量与条件、中介和结果基本不相关，此类效应更典型于 blatant perceptual contrast 的实验室操纵，不应外推至细微制作差异；稳健性仅部分成功，沉浸感间接效应边缘，叙事认知间接效应不可区分于零；注视比例为相对测量，AOI多边形坐标和帧级面积未保留，不能排除AOI范围差异对注意测量的贡献，条件效应应读作AOI内总观看时间份额效应而非五类间再分配，替代AOI定义可能产生不同估计。未来应预注册刺激构建规则、独立验证刺激等价、报告完整眼动预处理参数、纳入AOI面积校正敏感性分析；更长叙事材料、多类型、更广年龄组和多站点重复可提高生态效度；最重要扩展是每条件构建多个独立刺激集并以刺激为随机因子分析，以分离场景设计处理效应与单一 clip pair 的特异性；结合生理或连续行为测量有助于区分注意捕获与更深叙事参与。

6 结论（翻译）：本研究考察数字媒体技术驱动的影视场景设计是否与观众沉浸感和叙事认知相关，以及关键叙事AOI注意是否统计上贡献这些关系。在一个匹配片段对内，高数字媒体版本与显著更高的沉浸感（B = 1.085）、更高叙事认知（B = 1.208）和更高关键叙事AOI注意（B = 0.109）相关，自举间接效应对两个结果均与视觉注意的部分中介一致。以总注视时长替换注视比例后，沉浸感的中介模式重现，但叙事认知未重现，因此该机制对沉浸感可视为已建立，对叙事认知仍开放。由于本设计中条件与刺激身份完全混淆，这些结果描述所用两个片段，不能确立作为类别的数字媒体场景设计改善观众体验；报告标准误以该刺激对为条件。主要启示是，数字场景技术在与叙事信息和注意引导协调时最有用。补充附录A–D记录了刺激构建、眼动与AOI报告以及完整统计输出。