Вы здесь: Главная Новости светотехники Страницы Полнотекстовые статьи Исследование зрительной работоспособности и утомления при работе с чёрным текстом на цветном фоне

Обсуждение стандарта на светодиодные светильники

Журнал "Светотехника" и Ассоциация Производителей Светодиодов и Систем на их Основе предлагают на обсуждение новый стандарт СТО.69159079-01-2017 "Светильники светодиодные. Требования к техническим и эксплуатационным параметрам".

Вы можете ознакомиться с предлагаемой версией документа, скачав его с нашего сайта: 

СТО.69159079-01-2017 "Светильники светодиодные. Требования к техническим и эксплуатационным параметрам".

Ваши вопросы и предложения к документу мы будем рады принять на е-мейл info@sveto-tekhnika.ru, а также на страницах журнала в соцсетях Facebook и VKontakte

05 апреля 2017 г.

Новости светотехники

Исследование зрительной работоспособности и утомления при работе с чёрным текстом на цветном фоне

 .3      Опубликовано в №2 журнала "Светотехника" за 2016 г.
Снетков В. Ю., Кудрякова С. М.
ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ», Москва

Аннотация

Работая с текстовыми документами на компьютере большинство пользователей выбирают чёрный цвет текста на белом фоне. Мы определили, что применение правильно подобранного цветного фона по сравнению с ахроматическим может улучшить качество работы с текстом, повысить работоспособность и снизить утомление. Дали не только качественные рекомендации по выбору цветного фона для разных уровней напряженности, ответственности и длительности работы с текстом, но и количественные обоснования преимущества того или иного варианта.

 

Требования нормативных документов

На сегодня, по российскому стандарту [1], предлагается не использовать

  • синий цвет на тёмном фоне
  • красный цвет на тёмном фоне
  • красный цвет на насыщенном синем фоне

Также предлагается учитывать появление нежелательного для длительного чтения эффекта «глубины» изображаемого пространства, при использовании крайних цветов видимого спектра [2]. Более подробные рекомендации по выбору цветов фона или текста в нормативных документах не приводятся.

Исследование

Качество работы с текстом в данной работе оценивалось по уровням зрительной работоспособности и зрительного утомления по яркостной адиспаропии.

Методика расчётного определения цветового контраста между текстом с чёрными буквами и цветным фоном по цветности и светлоте, основанная на равноконтрастной системе А.Б. Матвеева и Н.М. Беляевой, взята из книги [3]. Все эксперименты проводились в учебной аудитории с компьютером и искусственным общим освещением.Участники эксперимента установили удобные для себя условия освещения: горизонтальную освещённость 1000 лк и освещённость в плоскости экрана 500 лк. При этом коэффициент пульсации светового потока в помещении не превышал 5%, обобщённый показатель дискомфорта - 15, и в поле зрения наблюдателя прямой свет светильников не попадал. Работа с текстом велась на экране ноутбука. Экран матовый, пропускающего типа с задним освещением светодиодами и технологией IPS – ASS. Для измерения яркости и координат цветности использовались яркомер – LS-100 (Konika Minolta) и спектроколориметр – «ТКА-ВД». Все участники эксперимента имели нормальное цветовое зрение.

Для определения работоспособности и утомления применялась программа «Test Vision» [4 – 7] из двух тестов: теста на зрительную работоспособность и теста на зрительное утомление по яркостной адиспаропии.

Тест на зрительную работоспособность для одного наблюдателя с одним фоном занимал 30 мин. В течение этого времени каждые 5 секунд в заголовке и в произвольном месте текста возникали два знака, а наблюдателю необходимо было, как можно быстрее, определить тождественность этих пар. Зрительную работоспособность программа рассчитывала по формуле

f1

где h - зрительная работоспособность, Nпр - число правильных ответов, Nоб – число предъявлений стимула, а tср - среднее время, затраченное на «обработку» наблюдателем одного предъявления.

В окне теста на зрительное утомление по яркостной адиспаропии на сером фонеяркостью 40 кд/м2 выводятся изображение двух соприкасающихся ахроматических полукругов примерно вдвое меньшей яркости, но отличающихся между собой по яркости на три порога, и кнопка «больше не вижу отличия». Наблюдателю следовало смотреть в центр соприкасающихся полукругов (в центр круга) и при исчезновении различия в восприятии их яркости и кажущемся их слиянии, нажать на кнопку «больше не вижу отличия». По результатам программа рассчитывает относительное зрительное утомление Yaпо формуле

f2,

где t1 – время исчезновения различия в восприятии яркости двух половин круга перед началом исследования на зрительное утомление, а t2 - время исчезновения различия в восприятии яркости двух половин круга после завершения этапа исследования на зрительное утомление.

Также программа рассчитывает комплексный параметр Q

f3

После измерения координат цветности фона экрана и их анализа на диаграмме цветности равноконтрастной системы А.Б. Матвеева выбрано 11 вариантов цветов для последующих экспериментов.

Перед основным экспериментом десятерым наблюдателям было предложено прочесть страницу текста на цветном фоне, посчитать на каждой странице количество заданных сочетаний двух букв и оценить удобство работы по 5 балльной шкале качества [8]. По итогам предварительного теста для каждого из фонов был рассчитан коэффициент k, характеризующий качество работы наблюдателей и равный отношению числа правильно определённых сочетаний букв к общему количеству предложенных сочетаний. Отобрано 6 цветов, имевших наибольший балл и высший коэффициент качества работы k. Эти цвета, а также названные выше параметры представлены в табл. 1. Учитывая подготовительный, тренировочный характер этого исследования, оценка каждого наблюдателя в конце эксперимента уточнялась; поэтому цифры в этой таблице приведены без учёта статистического разброса оценок.

В основном эксперименте участвовали 6 наблюдателей в возрасте от 20 до 25 лет. Эксперимент проводился 6 рабочих дней, в течение которых всем наблюдателям настоятельно рекомендовалось соблюдать режим дня и спать не менее 7 ч. в день. Наблюдатели разделены на две группы, первая проходила эксперименты с 10 до 12 ч., а вторая – с 16 до 18 ч., поскольку по имеющимся данным работоспособность максимальна именно в эти часы [9]. За 6 дней каждый наблюдатель прошел 6 исследований с 6 различными цветами фона, включая белый. Каждое исследование состояло из 8-мин. предварительного теста для адаптации к условиям работы и основного 30 мин. теста на зрительную работоспособность. Кроме того, перед тестом на зрительную работоспособность, через 10 и 20 мин. в течение теста и после завершения работы проводился тест на зрительное утомление.

На итоговом опросе все испытуемые отметили, что предпочитают работу на цветном фоне работе на белом. По мнению наблюдателей, на многих цветных фонах комфортнее работать и проще замечать изменение знаков в тексте. Наилучшими назвали голубой, зелёный и фиолетовый фоны.

Обобщая полученные результаты, стоит отметить, что при выборе цветного фона важными факторами являются величины напряжённости, длительности и ответственности предлагаемой работы с текстом. По результатам эксперимента мы выделили 3 группы предпочтительных цветов для фона.

1) Цвета, при которых высока зрительная работоспособность, а зрительное утомление среднее, рекомендуются при нормальной дневной нагрузке работы с текстом. В данную группу вошли цветные фоны под номерами 3 и 8 в табл. 1: голубой (x=0,258, y=0,326) и фиолетовый (x=0,307, y=0,231). Эти цвета на экране можно получить, установив следующие координаты цвета цветовой системы: R= 76, G=171, B=184 (рис.4) и R= 177, G= 109, B=191.

2) Цвета, при которых зрительная работоспособность не предельна, а зрительное утомление мало. Рекомендуются при дневной нагрузке пользователя, превышающей нормальную. К данной группе относится зелёный фон (x=0,386, y=0,491; №1 в табл. 1). Этот цвет на экране можно получить, установив следующие координаты цвета цветовой системы: R= 140, G=167, B=73.

3) Цвета, при которых зрительная работоспособность высока и высоко зрительное утомление. Эту группу цветов рекомендуется использовать при краткосрочной работе с текстом. В качестве примера приведём фон ярко-зелёного насыщенного цвета с координатами цветности x=0,338, y=0,613 (№10 в табл. 1). Этот цвет на экране можно получить, установив следующие координаты цвета цветовой системы: R=0, G=255, B=0.

Результаты эксперимента представлены на рис. 1, из которого видно, что область предпочтительного цветового контраста лежит в пределах от 65 до 75 порогов цветового контраста. Однако цветовой контраст не являются решающим, поскольку и белый цвет фона может иметь с символами текста такой же цветовой контраст.

 

Рис.1. Зависимость усредненного по 6 наблюдателям комплексного параметра Q от значения цветового контраста в порогах. Доверительные интервалы построены для вероятности p=0,95

Важной характеристикой служит соотношение контраста знаков с фоном по светлоте к контрасту по цветности. На рисунке 2 приведен график зависимости значения комплексного показателя Q от отношения контраста по цветности к контрасту по светлоте (Кцs). Область лучших значений отношения контрастов лежит между 0,3 и 0,7. Были определены приемлемые значения – от 20 до 50 порогов контраста по цветности и от 50 до 75 порогов контраста по светлоте.

Рис.2. Зависимость усредненного по 6 наблюдателям комплексного параметра Q от значения отношения Кц/Ks. Доверительные интервалы построены для вероятности p=0,95

На основании значений Кц на равноконтрастном графике А.Б. Матвеева определена область лучших цветов для фона (рис. 3). В эту область входят также красные цвета, однако их использование мы предлагаем исключить, так как они могут негативно влиять на психологическое и физическое состояние человека [2, 10]. 

В табл. 2 представлены возможные координаты цветности (x, y), диапазоны яркости (Lф) и чистоты цветов (p), рекомендуемых нами фонов при работе с чёрным текстом на экране компьютера при яркости буквтекста 6 кд/м2.

Рис. 3. Область цветов с рекомендуемыми значениями контраста по цветности на равноконтрастной диаграмме цветности профессора А.Б. Матвеева

 

 

Рис. 4. К выбору координат цвета цветовой системы компьютера для первой группы цветов фона

Выводы

Согласно полученным данным использование цветных фонов вместо белых позволяет удвоить зрительную работоспособность или в 1,5 раза уменьшить зрительное утомление. По нашему мнению приемлемые цвета для фона при работе с чёрным текстом могут обладать контрастом по светлоте в 50 – 75 порогов, и контрастом по цветности 20 – 50 порогов, при этом красные цвета в качестве фона использовать не рекомендуется.

Список литературы

  1. ГОСТ Р ИСО 9241-8-2007 «Эргономические требования при выполнении офисных работ с использованием видео дисплейных терминалов (ВДТ). Часть 8. Требования к отображаемым цветам».
  2. ГОСТ Р 50948-2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности».
  3. Соснова Т.Л., Фрид Ю.В., Соколова Е.Г., Лосева Е.И. Цветовое оформление на железнодорожном транспорте // М.: Транспорт, 1984. – С. 200.
  4. Черезова М.В., Кудрявцева М.В., Снетков В.Ю. Тест-программа для оценки качества текстовых изображений на дисплее компьютера // Тезисы докладов на научно-технической конференции «Молодые светотехники России», М.: Вигма, 2009. – С. 86-88.
  5. Атаев А.Е., Бынина М.В., Снетков В.Ю.Определение визуальных параметров индивидуальных средств отображения информации // Вестник МЭИ. – 2012. – № 2. – С. 122–125.
  6. Григорьев А.А., Бынина М.В, Снетков В.Ю.Определение оптимального диапазона контраста знака с фоном индивидуальных средств отображения информации // Вестник МЭИ. – 2012. – № 5. – С. 92–94.
  7. Архангельский В.Д., Снетков В.Ю. Исследование влияния света на зрительную работоспособность и утомление человека с учетом его циркадных ритмов // Вестник МЭИ. – 2012. – № 6. – С. 219–224.
  8. ГОСТ 26320-84 «Оборудование телевизионное студийное и внестудийное. Методы субъективной оценки качества цветных телевизионных изображений».
  9. Физиология человека. Под редакцией В.М. Покровского и Г.Ф. Коротько – М.: Медицина, 2001. – С. 656.
  10. Никулова Г.А. Цветовое оформление учебных материалов и его влияние на восприятие информации // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Серия: Информационные компьютерные технологии в образовании. – 2006. – №2. – С.77–83.

Таблица 1
 Результаты предварительного эксперимента

Образец

цвета фона

№ образца цвета фона

Оценка

Коэффициент качества работы, k

 

1

4,0

0,94

 

3

3,9

0,95

 

6

3,0

1,00

 

8

4,0

0,96

 

10

3,3

0,99

 

0

4,5

0.93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2
Характеристики цветов, рекомендуемых для фона

Цвета

x

y

Яркость фона, Lф, кд/м2

Чистота, pв %

Голубые

0,21 – 0,26

0,30 – 0,40

65 – 120

20–40

Зелёные

0,30 – 0,40

0,40 – 0,50

30 – 50

Фиолетовые

0,21 – 0,31

0,20 – 0,25

10 – 30

Оранжево-жёлтые

0,40 – 0,43

0,35 – 0,40

20 – 50

Рис.1. Зависимость усредненного по 6 наблюдателям комплексного параметра Q от значения цветового контраста в порогах. Доверительные интервалы построены для вероятности p=0,95

Рис.2. Зависимость усредненного по 6 наблюдателям комплексного параметра Q от значения отношения Кц/Ks. Доверительные интервалы построены для вероятности p=0,95

Рис. 3. Область цветов с рекомендуемыми значениями контраста по цветности на равноконтрастной диаграмме цветности профессора А.Б. Матвеева

Рис. 4. К выбору координат цвета цветовой системы компьютера для первой группы цветов фона

Краткие данные об авторах

Кудрякова Софья Михайловна, магистр техники и технологии по направлению «Электроника и наноэлектроника» и программе «Теоретическая и прикладная светотехника». Окончила ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в 2015 г. (специальность «Светотехника и источники света»). Младший инженер по световому оборудованию компании «ArtemideAgency».
E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Снетков Владимир Юрьевич, кандидат технических наук. Окончил МЭИ в 1974 году (специальность «Светотехника и источники света»). Доцент кафедры «Светотехника» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ», имеет научное звание доцента.
E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

[1] В этой системе учитывается адаптационное и индукционное влияние цвета окружающих объектов, при расчёте координат цвета, связанных гиперболической зависимостью с соответствующими координатами цвета физиологической системы КЗС.

Рецензируемый журнал

Журнал «Светотехника» входит в перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание учёных степеней доктора и кандидата наук. Также он входит в базу данных следующих агентств и издательских домов:
Thomson Scientific (расширенная база индекса цитирования); EBSCO Publishing House; Elsevier Publishing House; SCOPUS Journals Analyzer; Academic Journal Catalogue (AJC).

Подпишитесь на нашу рассылку

 
 x 
Корзина пуста