Особенности восприятия изображения с экрана дисплея

🕛 22.05.2009, 14:21

Зрительная система человека, как оказалось, плохо приспособлена к рассматриванию картинки на экране дисплея. В течение многих миллионов лет она приспосабливалась для восприятия предметов исключительно в отраженном свете. В результате этой эволюции приматы-обезьяны и человек приобрели весьма совершенное цветовое зрение и прекрасно различают желтый банан или оранжевый апельсин на фоне зеленых деревьев. Однако ни банан, ни апельсин, ни листва не светятся: они видны в отраженном солнечном свете.

Следует напомнить, что человеческий глаз обладает различной световой чувствительностью к разным длинам волн монохроматических излучений в диапазоне 380-760 нм, т. е. в видимом спектре электромагнитных волн. Инфракрасных (> 760 нм) и ультрафиолетовых (< 380 нм) лучей человеческий глаз не видит. Наибольшая чувствительность глаза днем соответствует максимуму спектральной характеристики излучения Солнца (550 нм - это зеленый цвет), что, скорее всего, является результатом длительного приспособления зрения человека к рассеянному солнечному освещению.
Появление электронно-лучевой трубки было сопряжено для человека с большими проблемами, так как изображение является результатом свечения экрана, т. е. приходится смотреть на источник света - дисплей. И хотя глаза человека способны приспосабливаться (адаптироваться) к интенсивности света, которая достигается в первую очередь изменением диаметра зрачка а также изменением чувствительности сетчатки, это, как выяснилось, тяжелая зрительная работа. С другой стороны, пользователь вынужден в процессе работы переносить свой взгляд с экрана на бумагу и обратно. И в течение дня глаза должны сотни и тысячи раз перестраиваться с одного способа чтения на другой, что, конечно, создает для зрения дополнительную нагрузку.

Отметим, что и возникшая в давние времена письменность в какой-то мере противоречила зрительной системе человека, вовсе не рассчитанной на чтение книжек и рассматривание картинок. И все же эта задача оказалась для зрительного аппарата человека относительно физиологичной и не слишком далекой от "банановой". Однако считывание текста, таблиц, графиков с экрана отличается от чтения той же информации с листа бумаги не только перестройкой зрения от восприятия источника света к восприятию отраженного текста, но и другими моментами, влияющими негативно на зрительный анализатор.

В частности, при работе с дисплеем пользователь целиком зависит от положения дисплея, тогда как при чтении печатной продукции легко можно найти положение листа для наиболее комфортного восприятия информации.
Далее, текст на бумаге является неизменным, а текст на экране периодически обновляется в процессе сканирования электронного луча по поверхности экрана. Достаточно низкая частота обновления вызывает мерцание изображения.
Наконец, монитор надолго приковывает к себе внимание оператора, что является причиной длительной неподвижности глазных и внутриглазных мышц, в то время, как они нуждаются в динамическом режиме. Это приводит к их ослаблению.
Длительная работа с компьютером требует повышенной сосредоточенности, что приводит к большим нагрузкам на зрительную систему пользователя. Развивается зрительное утомление (зрительная астенопия), которая способствует возникновению близорукости, головной боли, раздражительности, нервного напряжения и стресса.
Указанные особенности изображений на экране дисплея, а также специфика работы оператора в значительной мере влияют на степень утомляемости зрительного аппарата. Отметим, что зрительный дискомфорт проявляется не только при использовании дисплеев на электронно-лучевых трубках. Он может возникать и при применении жидкокристаллических и газоразрядных дисплеев, а также дисплеев, выполненных на любых других физических принципах. Зависит это прежде всего от неверно выбранных визуальных параметров прибора и светового климата рабочего места.
Как показали исследования, отдельные технические параметры дисплеев не гарантируют ни комфортности работы человека, ни ее эффективности. Значение имеют лишь их оптимальные и допустимые сочетания, которые и внесены в новые государственные стандарты России, содержащие требования к визуальным параметрам и к условиям работы с ними: к яркости, неравномерности яркости, контрастности, мельканию и дрожанию изображения, геометрическим и нелинейным искажениям, внешней освещенности и т. д. В разделе 3.1.1 приведены регламентированные требования к основным визуальным параметрам дисплеев и даны определения оптимального и допустимого значений визуальных эргономических параметров.
Проблема обеспечения визуального комфорта при работе с дисплеем во многом зависит от соблюдения указанных требований. Поэтому в табл. 4 представлены все визуальные параметры, согласно ГОСТ Р 50948-96, которые в основном совпадают с нормируемыми визуальными параметрами дисплеев в соответствии со СанПиН 2.2.2.542-96.

Таблица 4
Требования к визуальным эргономическим параметрам в соответствии с ГОСТ Р 50948-96
Наименование параметра Значение параметра
1. Контрастность деталей изображения и фона, не менее для деталей изображения с размером один пиксель, разделенных интервалом в один пиксель, не менее 3:1 1,5:1
2. Неравномерность яркости элементов контура знака, не более 1,5:1
3. Неравномерность яркости элементов знаков дискретных (матричных) экранов, %, в пределах +/-20
4. Неравномерность яркости рабочего поля экрана, %, в пределах +/-20
5. Контрастность соседних уровней кодирования яркостью, не менее 1,5:1
6. Относительная ширина линии контура знака От 1/6 до 1/12 высоты прописной буквы
7. Остаточное несведение цветов, мм, не более:
- в центральном круге с диаметром, равным длине вертикальной стороны рабочего поля
- в пределах остальной части рабочего поля
0,3

0,5
8. Временная нестабильность изображения (мелькание) Не должна быть зафиксирована
9. Отношение яркостей в зоне наблюдения (экран, лицевая панель, корпус дисплея, документы) Не более 10:1
10. Пространственная нестабильность изображения (дрожание). Амплитуда смещения изображения при частоте дрожания 0,5-30 Гц, мм, не более 2*10-4 l (где l - проектное расстояние наблюдения, мм)
11. Формат матрицы знака:
- для прописных букв и цифр
- для дробей в одном знакоместе Не менее 7x9
Не менее 5x7
Не менее 4x5
12. Отношение ширины знака к его высоте для прописных букв От 0,7 до 0,9 (допускается от 0,5 до 1,0)
13. Расстояние между знаками для буквенных шрифтов без выступов Не менее ширины линии контура знака или один пиксель
14. Расстояние между словами Не менее ширины матрицы знака
15. Расстояние между строками текста Не менее одного пикселя
16. Угол наклона линии наблюдения Не более 30 градусов ниже горизонтали
17. Искажения изображения по рабочему полю:
- максимальное горизонтальное смещение соседних знаков в столбце, % от ширины знака, не более
- максимальное вертикальное смещение соседних знаков в строке, % от высоты знака, не более
- изменение размеров однотипных знаков по рабочему полю, % от высоты знака, в пределах
- максимальное различие длины строк текста на рабочем поле, % от длины строки, не более
- максимальное различие длины столбцов на рабочем поле, % от длины столбца
5

5

+/-5

2

2
18. Отклонение формы рабочего поля от прямоугольника:
- по горизонтали deltaH = (H1-H2)/(H1+H2), не более
- по вертикали deltaB = 2*(B1-B2)/(B1+B2) , не более
- по диагонали delatD = 2*(D1-D2)/(D1+D2) , не более (где H1 и H2 - значения длины соответственно крайнего левого и крайнего правого столбцов на рабочем поле, мм; B1 и B2 - значения длины соответственно верхней и нижней строк на рабочем поле, мм; D1 и D2 - значения диагоналей рабочего поля, мм)
0,02
0,02

0,04*
( H1+H2 )/
(B1+B2)