Оптимизация визуальных характеристик дисплеев

🕛 22.05.2009, 14:24

Один из основных параметров монитора, влияющих на зрительное напряжение (если не самый главный) - качество изображения на экране дисплея, которое является результатом суммирования важнейших факторов, заложенных в конструкции монитора.

Качественный монитор должен обладать следующими основными свойствами:
- четкостью и резкостью изображения;
- отсутствием мерцания изображения;.
- оптимальной яркостью монитора;
- отсутствием бликов на экране дисплея.

В Приложении представлен перечень проверяемых визуальных параметров мониторов в соответствии с требованиями MPR П, который взят из [8], где даны определения этих параметров и требования к ним.

Четкость и резкость изображения на экране зависят в первую очередь от разрешающей способности монитора, которая определяется числом дискретных элементов изображения, воспроизводимых монитором по горизонтали и вертикали. Существуют следующие стандартные значения разрешающей способности мониторов (в скобках приводится название стандарта для персональных компьютеров):

Чем выше разрешающая способность, тем точнее и четче изображение на экране, тем легче оно для восприятия, тем меньше утомляет зрительную систему.
Четкость изображения зависит также от шага люминофора - от расстояния между дискретными точками люминофора одного цвета на внутренней поверхности экрана. У различных моделей мониторов шаг люминофора находится в диапазоне от 0,25 до 0,41 мм.
Поскольку маленькие точки на экране изображаются четче и яснее, то при приобретении ВДТ рекомендуется избегать мониторов с точками размером более 0,31 мм.

Для делового и домашнего применения в большинстве приложений, использующих режим разрешения 1024x768 или ниже, достаточен шаг 0,27 или 0,28 мм. Для интенсивных графических работ при разрешении выше 1024x768 предпочтительнее шаг 0,25 или 0,26 мм.
Для четкости изображения большое значение имеет также качество фокусировки электронных лучей.
Минимизация мерцания изображения достигается увеличением частоты смены кадров, называемой также частотой вертикальной развертки. Если эта частота достаточно высока, изображение кажется неизменным, несмотря на то, что фактическая яркость любой точки изображения - переменная величина. Эффект стабильного изображения создается как результат взаимодействия двух факторов: инерционности зрения человека и инерционности монитора.

Критическая частота, при которой изображение воспринимается как неизменное для 95 % операторов при средней яркости монитора, равна 76 Гц для позитивного изображения (темные знаки на светлом фоне) и 67 Гц для негативного (светлые знаки на темном фоне). Эти значения были получены по методике MPR. Экспериментальная оценка подтвердила в качестве крайней нижней границы частоты смены кадров частоту, равную 75 Гц. Специалисты по гигиене зрения рекомендуют при негативном изображении частоту регенерации, равную 75 Гц, а при позитивном контрасте - 90 Гц [8].
Можно констатировать, что увеличение частоты вертикальной развертки является одним из основных способов повышения качества монитора. Чем выше частота кадров, тем устойчивее изображение. У современных мониторов эта частота при разрешении 800x600 достигает 110-120 Гц. Но разрешающая способность и частота смены кадров - параметры взаимосвязанные. Увеличение разрешающей способности влечет за собой уменьшение частоты кадровой развертки, так как современные ЭЛТ каждую секунду могут показывать на экране только ограниченное число пикселей. Чем больше используется пикселей для увеличения разрешения, тем меньше возможность поменять изображение с желаемой скоростью.
Стабильность изображения зависит также от типа развертки. Для статических изображений, какими являются редактируемые текст, таблица, графика, предпочтительнее мониторы с построчной или прогрессивной разверткой, при которой все строки кадра выводятся в течение одного периода кадровой развертки. В таких мониторах существенно снижаются мерцание и расплывчатость изображения, вызывающие утомление зрения. При другом способе развертки, названной чересстрочной, за один период выводятся четные строки изображения, а за следующий - нечетные. В таком типе развертки частота кадров снижается вдвое. Это позволяет легко увеличить разрешающую способность монитора, но за счет ухудшения стабильности изображения. Данный способ используется в телевизорах, он приемлем для больших динамических изображений, воспринимаемых с расстояния 1-2 м. Напомним, что человеческий глаз воспринимает как непрерывное движение смену изображений с частотой выше 25 Гц.
Качество изображения на экране зависит также от яркости самого монитора, которая в условиях внешнего освещения должна быть оптимальной. Чем выше значение яркости (определяется количеством света, излучаемого единицей площади данной поверхности в данном направлении), тем лучше контрастность изображения. Это объясняется тем, что более яркое изображение, формируемое монитором, позволяет не превращать области черного цвета в более светлые области серого цвета, что ухудшает резкость и контрастность изображения.
С другой стороны, следует иметь в виду, что увеличение яркости экрана, которая зависит от интенсивности электронного пучка и регулируется органами настройки экрана, утомляет зрение, усиливает уровень ЭМИ. Рекомендуемое специалистами минимальное значение яркости экрана - 70 кд/м.
Восприятию информации с экрана монитора часто мешают блики, которые возникают от любого пучка света, отраженного от экрана и попавшего на оболочку глаза. Источниками бликов могут быть расположенные напротив монитора яркие поверхности, незашторенные окна, осветительные лампы и даже светлая одежда оператора. Наличие бликов заставляет неосознанно менять положение головы и корпуса, напрягать зрение, чтобы прочесть нужную информацию на экране. При этом глаза испытывают дополнительную нагрузку, происходит увеличение нагрузки на шею, спину, плечи, руки, что приводит к быстрой утомляемости всего организма. Блики тем заметнее и тем сильнее снижают контрастность изображения, чем выше коэффициент зеркального отражения экрана. В режиме негативного изображения возникают более сильные отражения, чем при позитивном изображении, поэтому вариант позитивного изображения более предпочтителен с учетом минимизации бликов. Допустимое значение отражательной способности экрана в соответствии с СанПиН и стандартом - не более 1 %. Для уменьшения отражения в современных мониторах используют темное или тонированное стекло со специальной химической обработкой, применяют усовершенствованные конструкции ЭЛТ с плоским и "сверхплоским" экраном типа Trinitron и Diamondtron, устанавливают защитные фильтры, которые обладают хорошими антибликовыми свойствами, а также другими визуальными и антиэмиссионными параметрами.

Решить проблему бликов можно также с помощью оптимального положения монитора, которое достигается его установкой на подставку с поворотным кронштейном, позволяющим регулировать экран по высоте, по наклону вперед-назад, а также обеспечивать вращение вокруг вертикальной оси.