How observers perceive the verticality of a gothic cathedral interior along with the change of its height? Eye tracking survey part III

2020

3(63)

DOI: 10.37190/arc200307

Wprowadzenie

Fascynującym zagadnieniem są zmiany proporcji

wzno szonych budowli sakralnych. Dobrze widać to

w gotyku. Wraz z ewolucją stylu ścierały się dwie ten-

dencje – do wydłużania układów katedr i do ich pod-

wyższania oraz wysmuklania proporcji przekrojów ich

naw głównych i bocznych. Jest to zderzenie „wgłębnego

horyzontalizmu” mającego na celu manifestację dążenia

ku miejscu mistycznej przemiany chleba i wina w ciało

i krew Chrystusa z wertykalizmem ukazującym oderwa-

nie myśli ludzkich od spraw przyziemnych ku sklepieniu

reprezentującemu nieboskłon. Zdaniem Justyny Spruty to

konsekwentne wypiętrzanie struktur gotyckich kierowa-

ło spojrzenie wiernych ku górze, wyznaczając duchowy

tor dla modlitwy wspólnotowej indywidualnej [1]. Temat

symboliki ukrytej w gotyckich bryłach kościołów oma-

wia wielu historyków sztuki, architektów i teologów,

wśród których wymienić można Georges’a Duby’ego [2],

Edwarda Normana [3], Romana Walczaka [4], Otto von

Simsona [5], Wojciecha Bałusa [6], Alaine Erlande-Bran-

denburg [7] czy Erwina Panovskiego [8].

Marta Rusnak*, Joanna Szewczyk**, Piotr Chmielewski***

Jak obserwatorzy postrzegają wertykalizm gotyckiej katedry

wraz ze zmianą jej wysokości? Część III sondażu okulograficznego

How observers perceive the verticality of a gothic cathedral interior

along with the change of its height? Eye tracking survey part III

* ORCID: 0000-0002-5639-5326. Wydział Architektury Poli-

techniki Wrocławskiej / Faculty of Architecture, Wrocław University of

Science and Technology, e-mail: marta.rusnak@pwr.edu.pl

** ORCID: 0000-0002-3026-407X. Centrum Archeologii Śród-

ziemnomorskiej Uniwersytetu Warszawskiego / Polish Centre of Medi-

terranean Archaeology of the University of Warsaw.

*** ORCID: 0000-0002-0290-9969. Instytut Filozoi Uniwer-

sytetu Wrocławskiego / Institute of Philosophy, University of Wrocław.

Introduction

Changes in the proportions of erected sacred buildings

constitute a fascinating issue. It is clearly visible in the

Gothic style. As the style evolved, there were two con-

icting tendencies – to lengthen the layouts of cathedrals

and to make them taller as well as to slim the proportions

of cross-sections of their naves and aisles. It is a clash of

“profound horizontalism” aimed at manifesting the pur-

suit of a place of a mystical transformation of bread and

wine into the body and blood of Christ with verticalism

showing detachment of human thoughts from mundane

matters towards the vault representing the sky. According

to Justyna Spruta, this consistent uplift of Gothic struc-

tures directed the eyes of the faithful upwards, marking

a spiritual path for individual and community prayer [1].

The subject of symbolism hidden in the Gothic church-

es has been discussed by many art historians, architects,

and theologians, including Georges Duby [2], Edward

Norman [3], Roman Walczak [4], Otto von Simson [5],

Wojciech Bałus [6], Alaine Erlande-Brandenburg [7], or

Erwin Panovski [8].

The second part of the 2017 eye-tracking survey de-

scribes visual behaviours connected with perception of

deepening aisles of the 13

- and 14

-century French

Gothic cathedrals. It turned out that an increase in the

length of these objects served to facilitate concentration of

attention within the presbytery [9]. Thus, a hypothesis of

the existence of the “tunnel church” phenomenon was em-

pirically supported. The aim of the third and last part of the

research was to look at how their perception

was nuenced

102 Marta Rusnak, Joanna Szewczyk, Piotr Chmielewski

W drugiej części przeprowadzonego w 2017 r. son-

dażu okulogracznego opisano zachowania wzrokowe

związane z percepcją pogłębiających się naw XIII- i XIV-

-wiecznych francuskich katedr gotyckich. Okazało się, iż

wzrost długości tych obiektów służył ułatwieniu koncen-

tracji uwagi w obrębie prezbiterium [9]. Tym samym em-

pirycznie poparto hipotezę o istnieniu zjawiska „kościoła

tunelowego”. Celem trzeciej, ostatniej części badań było

przyglądnięcie się temu, jaki wpływ na ich postrzeganie

miała zauważalna w historii architektury tendencja do

wysmuklania proporcji gotyckich wnętrz.

Cel i hipoteza badawcza

Założono, że im smuklejsze staje się wnętrze nawy

głównej katedry, tym więcej uwagi obserwatorzy powinni

intuicyjnie poświęcać elementom znajdującym się w cen-

tralnym pionowym pasie kompozycji. Zgodnie z teolo-

gicznymi założeniami, przytoczonymi we wstępie, wzrok

wiernych powinien szczególnie chętnie koncentrować

się w obrębie sklepienia. Tym samym mniej czasu wier-

ni powinni poświęcać na zapoznawanie się z wyglądem

prezbiterium. Autorzy artykułu założyli jednocześnie, że

wraz ze wzrostem wysokości nawy oczy obserwatorów

powinny wykonywać więcej ruchów, przedzielonych

krótszymi okresami zatrzymań, co odpowiada większemu

dynamizmowi poznawczemu.

Metodologia

Testy przeprowadzono przy użyciu eyetrackerów, ina-

czej okulografów. Są to urządzenia dające możliwość jed-

noczesnej rejestracji oglądanego obrazu wraz z dokładnym

zapisem sposobu patrzenia na prezentowane bodźce, wizu-

alizacje. Okulograf śledzi ruchy gałek ocznych, a specjal-

ne oprogramowanie zbiera dane, co umożliwia późniejsze

wskazanie trasy wodzenia wzrokiem po prezentowanej na

monitorze komputera ilustracji. Poznawcze zachowanie

wzroku można opisać dzięki uproszczonemu podziało-

wi na ich dwa podstawowe stany: ruchy nazywane sak-

kadami i ksacje oznaczające zatrzymanie wzroku [10].

W czasie ksacji możliwe jest świadome postrzeganie

otaczającego nas świata. Takie rozróżnienie pozwala na

dalsze matematyczne opracowanie danych.

W czasie pracy wykorzystano okulograf stacjonarny

RED250HzPortable [11], pozwalający na badanie przy-

gotowanych obrazów (il. 1). Ze względu na liczne różnice

(detal, materiał, wyposażenie) w czasie badania nie wyko-

rzystywano zdjęć istniejących wnętrz, gdyż matematyczne

porównywanie sposobu ich postrzegania byłoby nieosią-

galne. Wizualizacje uproszczonych naw głównych o pro-

porcjach wybranych istniejących gotyckich katedr francu-

skich wydawało się najbardziej odpowiednie. W wyniku

analiz istniejących przykładów za kościół modelowy B,

o uśrednionych proporcjach, przyjęto katedrę w Reims (il.

1B). Przykładem, który posłużył do stworzenia modelu

A o najmniejszej smukłości nawy, była katedra w Chartres

(il. 1A). Proporcje katedry w Bouvais, charakteryzującej

się największą smukłością przekroju nawy, wykorzystano

do wykonania wizualizacji C (il. 1C).

by a tendency to slim proportions of Gothic interiors,

which was noticeable in the history of architecture.

Research goal and hypothesis

It was assumed that the slenderer the interior of the

cathedral nave becomes, the more attention observers

should intuitively pay to the elements situated in the cen-

tral vertical strip of the composition. In accordance with

theological assumptions quoted in the introduction, the

eyes of the faithful should be willingly focused especial-

ly within the area of the vault. Thus, the faithful should

spend less time on getting familiarized with the appear-

ance of the presbytery. At the same time, the authors of

the article also assumed that along with an increase in

the height of the nave, observers’ eyes should make more

movements, separated by shorter periods of detention,

which corresponds to greater cognitive dynamism.

Methodology

The tests were carried out by means of eye trackers.

These are devices that make it possible to simultaneously

the way of looking at the presented stimuli and visual-

izations. The eye tracker tracks (or follows) the move-

ments of eyeballs, and a special software collects data,

which enables a subsequent indication of the route of

guidance with the eyes on the illustration presented on

the computer screen. The cognitive behaviour of eyesight

can be described thanks to a simplied division into the

two basic states, i.e., movements called saccades and x-

ations meaning stopping eyesight [10]. During xation it

is possible to consciously perceive the world surrounding

us. This distinction enables the further mathematical pro-

cessing of the data.

During the research, stationary eye tracker RED250Hz-

Portable [11], which enabled examination of the prepared

images, was applied (Fig. 1). Due to numerous dierenc-

es (detail, material, equipment), no photos of the exist-

ing interiors were used during the examination because

a mathematical comparison of their perception method

would be unattainable. Visualizations of simplied naves

with proportions of the selected existing Gothic French

cathedrals seemed the most appropriate. As a result of the

analyses of the existing examples, the cathedral in Reims

was recognised as model church B with averaged pro-

portions (Fig. 1B). An example which was used to create

model A with the smallest slenderness of the nave was the

Cathedral of Chartres (Fig. 1A). Proportions of the cathe-

dral in Bouvais, which was characterized by the greatest

slenderness of the nave’s cross-section, were used for the

visualization C (Fig. 1C).

The prepared visual stimuli were presented to volun-

teers participating in the research for eight seconds. The

developed procedure made it impossible for one partici-

pant to compare the pictures. The volunteers were adult

residents of Wrocław. The participants declared that they

had no expert knowledge about art, history, conserva-

tion-restoration, or architecture. During the research, the

 Jakobserwatorzypostrzegająwertykalizmgotyckiejkatedry / Howobserversperceivetheverticalityofagothiccathedralinterior 103

Il. 1. Wizualizacje naw głównych katedr o różnej wysokości. Wykonano na podstawie proporcji istniejących katedr:

A – Chartres, B – Reims, C – Bouvais (oprac. W. Fikus)

Fig. 1. Visualizations of the naves of cathedrals of different heights were made on the basis of proportions of the existing cathedrals:

A – Chartres, B – Reims, C – Bouvais (elaborated by W. Fikus)

Przygotowane bodźce wizualne prezentowano przez

8 s wolontariuszom biorącym udział w badaniach. Opra-

cowana procedura uniemożliwiała jednemu uczestnikowi

porównywanie ilustracji. Wolontariusze byli pełnoletnimi

mieszkańcami Wrocławia. Uczestnicy deklarowali, że nie

mają eksperckiej wiedzy na temat sztuki, historii, konser-

watorstwa czy architektury. W czasie badania korzystano

z programu Experiment Center [11]. Ostatecznie na pre-

zentowane ilustracje patrzyło 81 pełnoletnich osób. Dwu-

dziestu czterech chętnych widziało ilustrację A, 31 osób

poznało ilustrację B, a 26 wolontariuszy przyglądało się

ostatniej wizualizacji.

Pełny opis metodologii badania zawarto w pierwszym

z serii trzech artykułów [12].

Wyniki

Zebrane w czasie badań dane opracowano w programie

BeGaze SMI [11]. Na potrzeby późniejszych obliczeń na

każdej z wizualizacji wyznaczono pola wizualnego za-

interesowania (areaofintrest– AOI) [13] podzielone na

trzy strefy: sklepienie, prezbiterium i posadzkę połączoną

w jeden zbiór ze stojącymi na niej ławkami i schematycz-

nie zaznaczonymi sylwetkami ludzkimi. Dla wyznaczo-

nych w ten sposób pól program wykonywał osobne ob-

liczenia.

Ogólnaanalizailustracji

Opis konsekwencji zmian proporcji

W wyniku podwyższania nawy głównej kościoła pre-

zbiterium przybiera bardziej wydłużony kształt, a jego

powierzchnia stopniowo wzrasta. Ze względu na takie

samo oddalenie detal prezbiterium ma tę samą wielkość.

Jednocześnie w trakcie takiej transformacji sklepienie

nawy znajdujące się w kadrze kolejnych wizualizacji

unosi się, zajmując coraz mniejszą powierzchnię przygo-

towanego obrazu.

Wraz z podwyższaniem naw kościoła dochodzi do zna-

czących zmian w rozmieszczeniu detalu architektoniczne

Expe riment Centre program was applied [11]. Finally,

81 adults looked at the presented illustrations. Twenty-four

volunteers saw picture A, 31 people recognised picture B,

and 26 volunteers looked at the last visualisation.

The full description of the research methodology is in-

cluded in the rst of a series of three articles [12].

Results

The data collected during the research was processed

in BeGaze SMI program [11]. For the purposes of later

calculations, areas of interest AOI were made on each of

the visualisations [13] and divided into three zones, i.e.,

the vault, the presbytery, and the oor connected in one

set with pews standing on it and schematically marked

human gures. The program made separate calculations

for the elds determined in this way.

Generalanalysisoftheillustration

Description of consequences of changes in proportions

As a result of heightening the nave of the church, the

presbytery takes on a more elongated shape, and its area

gradually increases. Due to the same distance, the detail of

the presbytery is of the same size. At the same time, during

such a transformation, the vault of the nave, which appears

in the frame of subsequent visualizations, rises, and occu-

pies an increasingly smaller area of the prepared image.

Along with heightening the nave and aisles of the

church, there appear signicant changes in the arrange-

ment of architectural detail in the eld of view. Example

A (Fig. 1A), which shows the nave with the lowest ele-

vation of the vault, has the greatest intensity of detail. In

the eld of view there are clearly visible as many as four

full vaulted elds and the arcade frieze as well as all the

heads of pillars between the nave and aisles and many

decorative rings on the pillars. Visualization B (Fig. 1B),

representing the “medium tall church” with the propor-

tions of the Cathedral in Reims, does not have so many

details. The visualization of example C (Fig. 1C) includes

104 Marta Rusnak, Joanna Szewczyk, Piotr Chmielewski

w polu widzenia. Przykład A (il. 1A) pokazujący nawę

o najniższym wyniesieniu sklepienia zawiera największe

natężenie detalu. W polu widzenia znajduje się najwięcej,

bo aż cztery pełne pola sklepienne, dobrze zauważalny

jest pas fryzu arkadowego, widoczne są wszystkie głowi-

ce larów międzynawowych i wiele przewiązek służek.

Wizualizacja B (il. 1B), reprezentująca „kościół średnio

wysoki” o proporcjach katedry w Reims, nie ma już tak

wielu szczegółów. Wizualizacja przykładu C (il. 1C)

obejmuje jedynie trzy pełne pola sklepienne, a w górnych

rogach nie widać już części detali. Konsekwencją dalsze-

go podwyższania nawy jest niemal całkowite zniknięcie

detalu z pierwszego planu kadru trzeciej wizualizacji.

Szczególnie zauważalny jest brak głowic. Wraz z pod-

wyższaniem nawy linie zbiegu budowane przez detale

umieszczone w pasach ścian międzynawowych ulegają

skróceniu i rozsunięciu. Zmianę rozlokowania detalu oraz

linii zbiegów pokazują schematy na ilustracji 2.

Opis uzyskanych map termicznych

Zawężenie kompozycji zauważalne jest już na etapie

wstępnej analizy zarejestrowanego materiału okulogra-

cznego. Przedstawia to ilustracja 3, na której umieszczo-

no odpowiednie dla każdego przykładu mapy zaintereso-

wania wizualnego (focusmaps) [13]. Ilustracje ukazują

wyraźnie miejsca, na które badani patrzyli przez najdłuż-

szy czas. Tak jakby rozświetlali te miejsca, w których

wykonali ksację. Najlepiej widoczne fragmenty były

bardzo często oglądane przez wolontariuszy. Częściowo

prześwitujące spod czerni miejsca były tymi rzadziej oglą-

danymi. Miejsca całkowicie zakryte czernią nie były dla

badanych interesujące. Wygląd map zainteresowania wi-

zualnego pokrywa się ze stwierdzeniem gesztaltystów

, iż

wzrok ludzki jest „wykrywaczem nieregularności” [14].

W języku niemieckim Gestalt oznacza całość. Polem zaintere-

sowania psychologów nurtu Gestalt była świadomość w trakcie pozna-

wania otoczenia. W latach 20. XX w. członkowie tego nurtu, np. Rudolf

Arnheim, zaczęli aplikować i rozwijać teorie dotyczące zmysłowego

postrzegania sztuki.

only three full vaulted elds, and some of the details are

not visible in the upper corners. The consequence of the

further heightening of the nave is almost complete disap-

pearance of detail from the foreground of the third visual-

ization frame. The lack of heads is particularly noticeable.

Along with heightening the nave, the lines of convergence

which are built by details placed in the strips of walls be-

tween the nave and aisles, are shortened and pulled apart.

The diagrams in Figure 2 show the change of the detail

placement and the converging lines.

Description of the obtained focus maps

The narrowing of the composition is noticeable al-

ready at the preliminary analysis stage of the registered

eye-tracking material. This is illustrated in Figure 3,

where focus maps [13] were placed appropriate for each

example. The illustrations clearly show the places at

which the subjects looked for the longest time. It is as if

they illuminated the places in which they made xation.

The most visible fragments were watched by volunteers

very often. The places partially visible from under the

blackness were those less frequently watched. The places

completely covered with blackness were not interesting

for the respondents. The appearance of focus maps coin-

cides with the Gestaltists’

statement that human eyesight

is an “irregularity detector” [14]. For example, the oor,

which was devoid of expressive details, did not intrigue

the viewers. The places of clearances on focus maps

(Fig. 3) coincided with the elds and lines marked in

the composition diagrams shown in Figures 2A–C. This

means that in the last illustration the distances between

successive xation points were shorter. In the last exam-

ple, the eyes of respondents applied a clear coloured axis

on the visualization, in which the basis and the gable of

presbytery are most willingly viewed (Fig. 3C).

In German, Gestalt means the whole. The eld of interest of Ge-

stalt psychologists was awareness while getting to know the environ-

ment. In the 1920s, members of this trend, e.g. Rudolf Arnheim, began to

apply and develop theories about the sensual perception of art.

Il. 2. Kompozycja, linie zbiegów perspektywicznych oraz porównanie rozmieszczenia detalu na poszczególnych bodźcach

(oprac. M. Rusnak)

Fig. 2. Composition, lines of perspective convergences and a comparison of the distribution of detail on individual stimuli

(elaborated by M. Rusnak)

 Jakobserwatorzypostrzegająwertykalizmgotyckiejkatedry / Howobserversperceivetheverticalityofagothiccathedralinterior 105

Przykładowo, pozbawiona wyrazistych detali posadzka

nie intrygowała widzów. Miejsca występowania prześwi-

tów na mapach zainteresowania wizualnego (il. 3) po-

kryły się z polami i liniami zaznaczonymi na schematach

kompozycji zaprezentowanych na ilustracjach 2A–C.

Oznacza to, że na ostatniej ilustracji odległości pomiędzy

kolejnymi punktami ksacji były krótsze. Na ostatnim

przykładzie oczy badanych osób naniosły na wizualizację

wyraźną oś, w której podstawa i szczyt prezbiterium są

najchętniej oglądane (il. 3C).

Analiza dynamizmu procesu poznawczego

Wnioski z analiz map termicznych znajdują bezpośred-

nie przełożenie na liczbę ksacji wykonanych przez ob-

serwatorów w czasie oglądania poszczególnych bodźców.

Badani w sposób najbardziej spokojny ogarniali wzro-

kiem najniższy układ A, wykonując średnio 24,8 ksacji.

Dwa kolejne przykłady osiągnęły niemal identyczne wy-

niki: 29,2 ksacji przykład B i 29,1 ksacji przykład C.

Porównując te wartości, należy również uwzględnić to,

że ksacje na ostatniej ilustracji wykonywano w obrębie

mniejszego pola, a jego skromniejsze nasycenie detalem

właściwie nie zaowocowało spowolnieniem ruchów ga-

łek ocznych liczonych dla całości obrazu.

Na ilustracji 4 zaprezentowano liczbę ksacji zliczo-

nych jedynie dla centralnych części trzech badanych

bodźców: sklepienia, prezbiterium i posadzki. Prosta

analiza pokazuje, iż pomimo konsekwentnego zmiesza-

nia się pola

, dla którego zliczano zatrzymanie wzroku,

liczba ksacji wzrastała od wartości 12,9 (A), poprzez

16,8 (B) do 17,2 (C). Dane jednoznacznie pokazują kon-

sekwentny wzrost czasu spędzonego w trzech rozpa-

trywanych strefach AOI: od 53% (przykład A), 53,4%

(przykład B), do 59% (przykład C), oraz zmniejszenie

czasu przeciętnej ksacji od 321,4 ms (A), przez 275 ms

(B) do 271 ms (C) (il. 5).

Wynika to z opisanego wcześniej znikania kolejnych pól skle-

piennych z badanego kadru/pola widzenia.

Analysis of the cognitive process dynamism

Conclusions from the analysis of the thermal maps

are directly reected in the number of xations made by

observers while viewing individual stimuli. The subjects

examined the lowest system A with their eyes in the calm-

est manner, performing on average 24.8 xations. Two

further examples achieved almost identical results, i.e.,

29.2 xations for example B and 29.1 xations for ex-

ample C. When comparing these values, it should also

be taken into account that the xations in the last illustra-

tion were performed within a smaller eld, and its sim-

pler saturation with details did not actually slow down

the movements of the eyeballs, which were counted for

the entire image.

Figure 4 presents the number of xations counted only

for the central parts of the three stimuli studied, i.e. the

vault, the presbytery, and the oor. A simple analysis

shows that despite consistent decreasing of the eld

for

which the eye hold was counted, the number of xations

increased from 12.9 (A) through 16.8 (B) up to 17.2 (C).

The data clearly show a consistent increase in time spent

in the three AOI zones under consideration, i.e. from 53%

(example A), 53.4% (example B), to 59% (example C), and

a reduction in the average xation time from 321.4 ms (A),

through 275 ms (B) up to 271 ms (C) (Fig. 5).

DetailedanalysisofindividualfieldsAOI

Attention paid to the vault

Figure 6 shows the inuence of the proportions’ change

of the nave on the appearance of its visualization. The high-

er the cathedral becomes, the smaller part of the vaulted

elds is in the presented frame. Logically, as the surface

area decreased, the participation of people decreased as

well as the time people spent exploring it, i.e., 18.7% (A),

15% (B), 13.8% (C). This is coordinated with the change

This results from the previously described disappearance of suc-

cessive vaulted elds from the studied frame/eld of view.

Il. 3. Mapy zainteresowania wizualnego dla poszczególnych wizualizacji (kolejno A, B i C) prezentują jedynie miejsca omiatane wzrokiem

przez uczestników badania (oprac. M. Rusnak / BeGaze)

Fig. 3. Focus maps for each visualization (successively A, B and C) present only those places scanned by the participants of the study

(elaborated by M. Rusnak / BeGaze)

106 Marta Rusnak, Joanna Szewczyk, Piotr Chmielewski

AnalizaszczegółowaposzczególnychpólAOI

Uwaga poświęcana sklepieniu

Ilustracja 6 unaocznia wpływ zmian proporcji nawy

głównej na wygląd jej wizualizacji. Im wyższa staje się

katedra, tym mniejsza część pól sklepiennych znajduje się

w przedstawionym kadrze. Co logiczne, wraz ze spadkiem

pola powierzchni zmniejszył się udział osób, a także czas,

jaki ludzie poświęcają na jego poznawanie: 18,7% (A),

15% (B), 13,8% (C). Jest to skoordynowane ze zmianą

charakteru ruchów w obrębie sklepienia, co ukazuje zesta-

wienie w tabeli 1. Maleje nie tylko liczba ksacji od 5,2

dla przykładu A, poprzez 4,8 dla wizualizacji B, do 4,5 na

sklepieniu ostatniego bodźca, ale także ich długość – od

335,1 ms (A), poprzez 240 ms (B), do wartości 231,5 ms

(C). Oznacza to, iż pomimo spadku

czasu poświęconego

na zapoznanie się ze sklepieniem przeskoki wykonywane

w jego obrębie stawały się bardziej

dynamiczne.

of the character of movements within the vault, which is

presented in Table 1. Not only does the number of xations

decrease from 5.2 for example A, through 4.8 for visualiza-

tion B, up to 4.5 on the vault of the last stimulus, but also

their length – from 335.1 ms (A), through 240 ms (B),

a value of 231.5 ms (C), which means that despite the de-

crease in the time devoted to familiarizing with the vault,

the shifts in sight within it became more dynamic.

Attention paid to the presbytery

The next illustration shows the inuence of changes

in the proportions of the nave on the way of visual track-

ing within the presbytery. The slender the proportions

of the nave become, the larger and more fusiform the

presbytery becomes. Along with the surface area increase

(logically), the time people spend on learning about it

should increase. This dependence can be observed for

example C, as it reaches a value of 31.3%. Examples

Il. 4. Schematy przedstawiające liczbę fiksacji w obrębie centralnej części badanych wizualizacji A, B i C.

Oznaczenia dla wykonanych analiz: biały lub jasnoszary – wartość referencyjna, ciemnoszary – wzrost rozpatrywanej wartości,

szary pośredni – pomniejszenie (oprac. M. Rusnak)

Fig. 4. Diagrams showing the number of fixations within the central part of the studied visualizations A, B and C.

Marks for the performed analyses: white or light gray – reference value, dark gray – increase of the considered value, medium gray – reduction

(elaborated by M. Rusnak)

Il. 5. Schematy przedstawiające czas (dwelltime), przez który wzrok obserwatorów znajdował się w obrębie centralnej części

badanych wizualizacji A, B i C (oprac. M. Rusnak)

Fig. 5. Diagrams presenting the dwell time during which the observers’ eyesight was within the central part

of the studied visualizations A, B and C

(elaborated by M. Rusnak)

12,9

ksacji

xations

53% 53,4% 59%

16,8

ksacji

xations

17,2

ksacji

xations

 Jakobserwatorzypostrzegająwertykalizmgotyckiejkatedry / Howobserversperceivetheverticalityofagothiccathedralinterior 107

Uwaga poświęcana prezbiterium

Na kolejnej ilustracji przedstawiono wpływ zmian

proporcji nawy głównej na sposób wodzenia wzrokiem

w obrębie prezbiterium. Im smuklejsze stają się proporcje

nawy głównej, tym większe i bardziej wrzecionowate sta-

je się prezbiterium. Wraz ze wzrostem pola powierzchni

(w myśl logiki) wzrostowi powinien ulec czas, jaki ludzie

poświęcali na jego poznawanie. Taką zależność można

zaobserwować dla przykładu C, gdyż osiąga on wartość

aż 31,3%. Przykłady A i B otrzymały niższe, zbliżone do

siebie wyniki 22,5% i 20,4% (il. 7). Wszystkie trzy liczby

nie tworzą rosnącego ciągu liczbowego.

Znacznie bardziej konsekwentne są inne dane cha-

rakteryzujące to pole AOI (tab. 2). Wraz ze wzrostem

smukłości nawy (w myśl logiki) zwiększa się liczba k-

sacji wykonanych w obrębie prezbiterium od 5,5 (A),

poprzez 6,6 (B) do 9,6 (C) zatrzymań wzroku. Konse-

kwentnie skracają się także przeciętne długości ksa-

cji od 301,2 ms (A), poprzez 247,1 ms (B), do wartości

219 ms (C). Niezwykle zaskakujący jest fakt, iż w ze-

branych danych zauważono inny malejący ciąg liczbo-

wy odnoszący się do momentu pierwszego spojrzenia na

strefę prezbiterium. Dla niższego wnętrza badane osoby

po raz pierwszy patrzyły na prezbiterium po 54,7 ms (A).

Uśrednione proporcje wariantu B sprawiły, iż ten sam

A and B got lower results, namely 22.5% and 20.4%

(Fig. 7). All three numbers do not form an increasing

number sequence.

Other data characterizing this AOI field are much

more consistent (Table 2). As the slenderness of the

nave increases (according to logic), the number of xa-

tions made within the presbytery increases from 5.5 (A),

through 6.6 (B) up to 9.6 (C) of eyesight stops. The aver-

age xation lengths are also consistently shortened from

301.2 ms (A), through 247.1 ms (B), up to 219 ms (C). It

is extremely surprising that in the collected data a dier-

ent decreasing sequence of numbers was noticed which

referred to the rst moment of the look at the presbytery

zone. For the lower interior, the subjects looked at the

presbytery for the rst time after 54.7 ms (A). Due to the

averaged proportions of variant B, the same time was

34.1 ms (B). For the last example, this time was surpris-

ingly short and amounted to only 3.4 ms (C). It can be

concluded that the faster the sight nds some element,

the greater its visual potential is [15] and it is more dis-

tinguished from the environment. The numbers in Table 2

show that the presbytery of the highest cathedral is the

most eye-catching. They also mean that despite the de-

crease in the time devoted to getting to know the vault, the

shifts in sight within it became more dynamic.

Il. 6. Schematy przedstawiające czas, jaki badani poświęcili na wzrokowe zapoznanie się ze sklepieniami (dwelltime)

obliczone dla przykładów A, B i C (oprac. M. Rusnak)

Fig. 6. A comparison of the time the respondents devoted to visual cognition of vaults (dwell time) calculated for examples A, B and C

(elaborated by M. Rusnak)

Tabela 1. Charakterystyka procesu zapoznawania się ze strefą sklepień (oprac. M. Rusnak)

Table 1. Characteristics of the process of getting to know the area of vaults (elaborated by M. Rusnak)

Nazwa przykładu

Nameofexample

A. Niska

Low

B. Średnia

Medium

C. Wysoka

High

Strefa AOI

sklepienie

ZoneAOIvault

Liczba fiksacji /średnia długość fiksacji

pierwsza fiksacja

Numberoffixations/averagelengthoffixations

firstfixation

5,2/335,1 ms

4,8/240 ms 4,5/231,5ms

Legenda: podkreślone – wartość referencyjna, kursywa – wartość niższa od referencyjnej, pogrubienie – wartość wyższa od referencyjnej.

Legend:underlined–referencevalue,italics–valuelowerthanreferencevalue,bold–valuehigherthanreferencevalue.

18,7% 15% 13,8%

108 Marta Rusnak, Joanna Szewczyk, Piotr Chmielewski

czas wyniósł 34,1 ms (B). Dla ostatniego przykładu czas

ten był zaskakująco krótki i wynosił jedynie 3,4 ms (C).

Można uznać, że im szybciej wzrok odnajduje jakiś ele-

ment, tym większy ma on wizualny potencjał [15], jest

bardziej wyróżniony względem otoczenia. Umieszczone

w tabeli 2 liczby świadczą o tym, iż prezbiterium naj-

wyższej katedry najsilniej przyciąga wzrok. Oznaczają

one również to, iż pomimo spadku czasu poświęconego

na zapoznanie się ze sklepieniem przeskoki wykonywane

w jego obrębie stawały się bardziej dynamiczne.

Wnioski

Dynamizm ruchów gałek ocznych wzrasta wraz z pod-

wyższaniem nawy głównej przygotowanych wizualizacji.

Wzrost dotyczy zarówno całych powierzchni wizuali-

zacji, jak i wyraźnie preferowanej centralnej strefy pre-

zentowanych wnętrz. Założenie badaczy, iż prezbiterium

wraz ze wzrostem strzelistości układu będzie cieszyć się

coraz mniejszym zainteresowaniem poznawczym, a skle-

pienie większym, nie znalazło potwierdzenia w przepro-

wadzonych badaniach.

Conclusions

The dynamism of eyeball movements increases along

with heightening the nave of the prepared visualizations.

The increase applies both to the entire visualization area

and the clearly preferred central zone of the presented in-

teriors. The researchers’ assumption that the presbytery

will be of increasingly less cognitive interest, and the

vault of greater one, with the increase of slenderness of

the layout, was not conrmed by the research carried out.

Summary of the results

of the entire eye-tracking survey

A comparison of the results of all three analyses, which

formed a series, the rst of which was published in 2018,

was intended to give the overall picture of what Caroline

Humphrey and Piers Vitebsky described as the balancing

between going up and horizontal gravity visible in the

Gothic style. In their opinion, this was supposed to reect

the anxiety of the human soul striving for holiness [16].

According to the results of the entire survey, which was

Il. 7. Schematy przedstawiające czas spędzany w obrębie prezbiterium (dwelltime)

(oprac. M. Rusnak)

Fig. 7. Comparisons of time spent for visual cognition of the presbytery (dwell time) calculated for examples A, B and C

(elaborated by M. Rusnak)

Nazwa przykładu

Nameofexample

A. Niska

Low

B. Średnia

Medium

C. Wysoka

High

Strefa AOI prezbiterium

ZoneAOI

liczba fiksacji / średnia długość fiksacji

Numberoffixations/averagelengthoffixations

5,5/334 ms 6,6/241 ms 9,6/235ms

długość pierwszej fiksacji

lengthofthefirstfixation

301,2 ms

247,1 ms 219ms

czas wejścia

timeofentry

54,7 ms

34,1 ms 3,4ms

Tabela 2. Charakterystyka procesu zapoznawania się ze strefą prezbiterium

(oprac. M. Rusnak)

Table 2. Characteristics of the process of getting to know the zone of the presbytery

(elaborated by M. Rusnak)

Legenda: podkreślone – wartość referencyjna, kursywa – wartość niższa od referencyjnej, pogrubienie – wartość wyższa od referencyjnej.

Legend:underlined–referencevalue,italics–valuelowerthanreferencevalue,bold–valuehigherthanreferencevalue.

22,5%

20,4%

31,3%

 Jakobserwatorzypostrzegająwertykalizmgotyckiejkatedry / Howobserversperceivetheverticalityofagothiccathedralinterior 109

Podsumowanie wyników

całego sondażu okulograficznego

Zestawienie wyników wszystkich trzech tworzących

serię analiz, publikowanych od 2018 r., miało ukazać

ogólny obraz tego, co Caroline Humphrey i Piers Vi-

tebsky określili jako widoczne w gotyku balansowanie

między pięciem się w górę a horyzontalnym ciążeniem.

To ich zdaniem miało odzwierciedlać niepokój duszy

ludzkiej zabiegającej o świętość [16]. Zgodnie z wyni-

kami całego sondażu wykonanego przy użyciu okulogra-

fu stacjonarnego [9], [12] można twierdzić, że zarówno

podwyższanie, jak i wydłużanie układu wnętrza gotyckiej

katedry zwiększyło czas, jaki obserwatorzy poświęcali na

patrzenie na strefę prezbiterium. Jednak tylko podwyż-

szenie katedry realnie wzmagało opisany poznawczy

niepokój, znacząco dynamizując proces obserwacji. Wy-

dłużanie nawy powodowało odmienny efekt, uspokajając

wizualne zachowania wchodzących do katedry.

Z powodu braku innych tego typu badań okulogracz-

nych autorzy eksperymentu nie wiedzą, na ile uprosz-

czenie percepcji wnętrza do płaskiego przedstawienia

zmienia podstawowe reakcje wzrokowe. Odnosi się to

zwłaszcza do braku możliwości poruszania głową w celu

popatrzenia na sklepienie lub poznania naw bocznych.

W najbliższej przyszłości przeprowadzone będą również

badania służące werykacji wyników oraz ocenie meto-

dologii badań prezentowanych w omawianej serii trzech

artykułów [9], [12].

Autorzy uznali okulograf za niezwykle interesujące

narzędzie służące poznaniu zjawisk dotyczących zabyt-

ków architektury. Testy nie muszą ograniczać się jednak

wyłącznie do badania ewolucji form i werykacji ist-

niejących teorii funkcjonujących w obiegu naukowym.

W przyszłości okulografy mogą znacząco wspomóc

wszelkie procesy podejmowania decyzji konserwator-

skich, począwszy od zakresu urbanistycznego, poprzez

skalę architektoniczną, na obejmowanych opieką zabyt-

kowych detalach skończywszy. Badania mogą mieć cha-

rakter jednostkowy lub uniwersalny, dotycząc werykacji

ogólnie przyjętych teorii. Najważniejsze wydaje się jed-

nak to, że okulograa jest techniką, dzięki której urba-

niści, historycy sztuki, architekci, archeolodzy czy mu-

zealnicy będą w stanie uzyskać obiektywne numeryczne

wyniki charakteryzujące zjawiska opisywane dotychczas

wyłącznie w sposób subiektywny. Autorzy mają także na-

dzieję, że eyetrackery ułatwią dialog pomiędzy poszcze-

gólnymi grupami eksperckimi i zwiększą skuteczność

w komunikowaniu się profesjonalistów z pozostałą czę-

ścią społeczeństwa.

made with the use of a stationary eye tracker [9], [12], it

can be claimed that both heightening and lengthening the

interior layout of a Gothic cathedral increased the time

observers spent looking at the presbytery zone. However,

only the heightening of the cathedral really increased the

cognitive anxiety described above, signicantly dynamiz-

ing the observation process. Lengthening of the nave had

a dierent eect, i.e. it calmed down the visual behaviour

of those entering the cathedral.

Due to the lack of other eye tracking studies of this

type, the authors of the experiment do not know to what

extent simplifying the perception of the interior to a at

representation changes the basic visual reactions. This

particularly applies to the inability to move the head to

look at the vault or to get to know the aisles. In the nearest

future, research will also be carried out to verify the re-

sults and to evaluate the research methodology presented

in the series of three articles [9], [12].

The authors found the eye tracker an extremely inter-

esting tool for learning about the phenomena related to ar-

chitectural monuments. However, tests do not have to be

limited only to examining the evolution of forms and ver-

ifying existing theories functioning in the scientic cir-

cles. In the future, eye trackers can signicantly support

all conservation-restoration decision-making processes,

ranging from the urban scope, through the architectural

scale, to the historic details that are taken care of. Re-

search may be of an individual or universal character and

concern a verication of the generally accepted theories.

The most important thing, however, is that eye-tracking is

a technique thanks to which urban planners, art historians,

architects, archaeologists and museum professionals will

be able to obtain objective numerical results characteriz-

ing the phenomena described so far only in a subjective

way. The authors also hope that eye-trackers will facilitate

a dialogue between individual expert groups and increase

the eectiveness of communication between profession-

als and other members of the public.

Translatedby

BogusławSetkowicz

Bibliografia /References

[1]

Spruta J., Mistykakatedry gotyckiejArchitekturasakralna jakoobraz

isymbolpostawymodlitewnej, „Studia Gnesnensia” 2014, t. 27, 231–239.

[2] Duby G., Czasykatedr.Sztukaispołeczeństwo980–1420, Państwo-

wy Instytut Wydawniczy, Warszawa 2002.

[3] Norman E., DomBoga.Historia architekturysakralnej, Arkady,

Warszawa 2007.

[4] Walczak R., Symbolikaiwystrójświątynichrześcijańskiej, Wydaw-

nictwo Święty Wojciech, Poznań 2005.

[5] Simson O. von, Katedragotycka.Jejnarodzinyiznaczenie, PWN,

Warszawa 1989.

[6] Bałus W., GotykbezBoga?Wkręguznaczeńsymbolicznycharchitek-

turysakralnejXIXwieku, Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń 2011.

110 Marta Rusnak, Joanna Szewczyk, Piotr Chmielewski

Streszczenie

Artykuł jest ostatnią z trzech części opracowania dotyczącego sondażu okulogracznego przeprowadzanego w 2017 r. w Katedrze Historii Architek-

tury, Sztuki i Techniki na Wydziale Architektury Politechniki Wrocławskiej. Pierwsza omawiała zarejestrowany przez autorów sposób zapoznawania

się z głębią nawy głównej kościoła gotyckiego. W drugim etapie omówiono zjawisko tzw. kościoła tunelowego. Podobnie jak w poprzednich artyku-

łach, także w tej części na potrzeby eksperymentu wykorzystano wizualizacje XIII- i XIV-wiecznych katedr francuskich. Badaczy interesowało to,

na ile smukłość nawy głównej gotyckiej katedry przekłada się na percepcję całego zmieniającego się układu wnętrza.

Słowa kluczowe: okulograa/eye tracking, katedra gotycka, percepcja architektury, wertykalizm

Abstract

This paper constitutes last part of a three-part report considering an eyetracking survey that took place in 2017 at the Department of History of Ar-

chitecture, Art and Technique at the Wrocław University of Science and Technology. The rst part of the report discussed the way people perceive

the depth of the nave of agothic church. The second stage of research discused the phenomenon of so called “tunnel church”. This part of the study,

the same as previous ones, made use of visualizations of 13

and 14

century French cathedrals. The researchers were interested in how much the

slenderness of the nave of the Gothic cathedral translates into the perception of the entire cevolving interior.

Key words: eye tracking, gothic cathedral, perception of architecture, vertical

[7] Erlande-Brandenburg A., Mérel-Brandenburg A.B., Histoire

de l’architectureFrançaise.DumoyenAge à la Reinaissance:

sicle–dbutXVI

sicle, Caisse nationale des monuments hi-

storiques et des sites, Mengès, Paris 1995.

[8] Panofsky E., Architecturegothiqueetpensescolastiqueprcd

deL’abbSugerdeSaint-Denis, Les Edition de Minuit, Alençon

1992.

[9] Rusnak M., Chmielewski P., Szewczyk J., Zmianywpostrzeganiu

prezbiteriumprzyróżnejdługościnawy.Kościółtunelowywba-

daniachokulogracznych / Changesintheperceptionofapresby-

terywithadierentnavelength. Funnelchurchin eyetracking

research, „Architectus” 2019, nr 2(58), 73–83, doi: 10.5277/

arc190206.

[10] Holmqvist K., Nystöm M., Anderson R., Dewhurst R., Jarodz-

ka H., van de Weije J., Eyetracking.Acomprehensiveguidetome-

thodsandmeasures, Oxford University Press, Oxford 2011.

[11] https://www.smivision.com/ [accessed: 1.06.2017].

[12] Rusnak M., Fikus W., Szewczyk J., Jakobserwatorzypostrzegają

głębięwewnętrzugotyckiejkatedrywrazzezmianąjejpropor-

cji?Sondażokulograczny / Howobserversperceivethedepthof

agothiccathedralinterioralongwiththechangeofitspropor-

tions?Eyetrackingreaserch, „Architectus” 2018, nr 1(53), 77–88,

doi: 10.5277/arc180105.

[13] Duchowski A.T., Eyetrackingmethodology.Theoryandpractice,

Springer-Verlag, London 2007.

[14] Gombrich E., Zmysłporządku.Opsychologiisztukidekoratywnej,

Universitas, Kraków 2009.

[15] Kirenko J., Wawer R., Dystansversustolerancja.Percepcjanie-

pełnosprawnościwbadaniacheyetrackingowych, Wydawnictwo

UMCS, Lublin 2015.

[16] Humphrey C., Vitebsky P., Architekturaisacrum, Świat Książki,

Warszawa 2005.

Podziękowania

Serdecznie dziękujemy Wojciechowi Fikusowi za wykonanie użytych

w czasie eksperymentu wizualizacji.Podziękowania kierujemy rów-

nieżpodadresemprof.drhab.inż.arch.MałgorzatyChorowskiejoraz

drinż.arch.AleksandryMarcinów.Asystąinieocenionymwsparciem

technicznympodczastestówsłużyłanammgrinż.EwaRamus–repre-

zentującarmęNeuroDeviceGroup.Ponowniedziękujemydrinż.arch.

AgnieszceGryglewskiejiprowadzonemuprzezniąKołuNaukowemu

ArcHist.

Acknowledgement

WewouldliketothankWojciechFikusformakingvisualizations used

duringtheexperiment.Wealsoextendourthankstoprof.drhab.eng.

arch.MałgorzataChorowskaandAleksandraMarcinów.Theassistan-

ceandinvaluabletechnicalsupportduringthetestswasprovidedby

mgrinż.EwaRamus–representingthecompanyNeuroDeviceGroup.

OurthanksagaintoDr.Eng.AgnieszkaGryglewskaandtheArcHist

ScienceClubsheruns.

How observers perceive the verticality of a gothic cathedral interior along with the change of its height? Eye tracking survey part III

Marta Rusnak, Joanna Szewczyk, Piotr Chmielewski

doi:10.37190/arc200307

Abstract