Восприятие визуальной информации оператором

На эффективность зрительного восприятия оператором определенного объекта влияют, в основном следующие факторы [1, 4]:

1. Угловые размеры объекта;

2. Уровень адаптирующей яркости;

3. Контраст между объектом и фоном;

4. Время наблюдения объекта;

5. Цветоощущение.

Все эти факторы и их параметры взаимосвязаны, имеют свои пороговые значения, соответствующие различным ступеням зрительного восприятия (обнаружению, различению, опознаванию) и уровням соотношений их значимости в специфических условиях.

Для практики, естественно, что наиболее интересны те значения, которые обеспечивают оптимальные условия зрительного восприятия и т.д.

Под угловым размером объекта понимают угол между лучами, направленными от глаза наблюдателя к крайним точкам объекта (см. рис. 2.14):

Рис. 2.14

Оптимальный угол наблюдения при дневном освещении составляет , а наименьший допустимый - . Отсюда можно определить высоту знака, а по ней и другие его параметры, например, элементов печатного текста. Для него рекомендуется принимать ширину знака равной , толщину линии- и расстояние между знаками - .

Адаптирующей яркостью называется яркость, на которую настроен (адаптирован) глаз оператора. При наблюдении сложных объектов она определяется как средняя суммы яркостей отдельных фрагментов изображения.

Интервал яркостей, различимых одновременно, зависит от адаптирующей яркости и составляет при низких уровнях освещенности10:1, а при солнечном дневном свете 1000:1. Оптимальное соотношение яркостей между сенсорным полем оператора и его ближайшим окружением составляет 3:1 (для дальнего окружения 10:1). А непосредственно в поле зрения оператора соотношение между самым светлым и самым темным местом должно составлять - 40:1. Наличие слепящих источников, так же как и недостаточная яркость вызывают быстрое зрительное, а, следовательно, и общее утомление оператора, а значит и возрастание времени формирования концептуальной модели.

В очень большой мере видимость объекта зависит от разницы в яркости между объектом и фоном. Отношение разности яркости объекта и фона к яркости фона называется яркостным контрастом. Различают два вида контраста: прямой и обратный. Если объект темнее фона, то контраст - прямой и наоборот. Уровень яркостного контраста К есть:

.

Рекомендуемые значения контраста лежат в пределах 65-95 %, а оптимальные - 85-90 %.

Однако сама по себе контрастность не определяет качества восприятия изображения - видимости. Последняя величина зависит от порогового значения контраста К _пор.

Видимость - есть отношение наблюдаемого контраста к пороговому:

V = . Оптимальное значение лежит в пределах V = 15…30.

Зависимость между контрастом, освещенностью и угловыми размерами, позволяющая определить К _пор, представлена на рис. 2.15. Здесь по оси абсцисс отложены значения яркости и освещенности изображения, а по оси ординат – значения углового размера наблюдаемого объекта. Линии на графике соответствуют приведенным на выносках значениям порогового контраста.

Восприятие предмета человеком сильно зависит от времени наблюдения объекта. Между моментами светового воздействия и возникновения зрительного ощущения проходит некоторое время, обозначаемое как время образования ощущения, продолжительность которого зависит от интенсивности раздражителя.

Наименьшее время, в течении которого ощущения достигают максимального значения и сохраняются неизменным, называется эффективным временем сохранения зрительного ощущения.

Таким образом, временная экспозиция не должна быть меньше эффективного времени сохранения зрительного ощущения.

Для уровня яркости, с которыми в основном работает оператор в лабораторных условиях, эффективное время сохранения зрительного ощущения составляет .

Поскольку глаз человека воспринимает световые раздражители с некоторым запозданием, то имеют место особенности в зрительном восприятии прерывных сигналов.

Рис. 2.15

При малой частоте вспышек каждая из них фиксируется отдельно. При увеличении частоты вспышек появляются ощущения мерцания, а затем ощущения слитного сигнала. Минимальная частота вспышек, обеспечивающая слитные восприятия называется критической частотой мельканий. Она зависит от яркости и угловых размеров объекта. Для устройств отображения с угловыми размерами, превышающими 4° и яркостью 30…100 кд/м². В противном случае имеется быстрое утомление оператора из-за мелькания (см. рис 2.16).

Хорошим средством уменьшения времени восприятия сигналов является цветовое кодирование. «Колбочковый» аппарат сетчатки глаза человека чувствителен к длине световых волн. Глаз в норме различает семь основных цветов спектра и до 180 их оттенков. Чувствительность глаза к различным участкам спектра неодинакова.

В видимой части спектра от 400 нм (фиолетовый) до 700 нм (красный) возникает необходимость оценивать излучение по способности вызывать психофизиологические ощущения.

Рис. 2.16

На рисунке 2.17 показана функция относительной спектральной чувствительности К_λ, глаза, адаптированного на дневное 1 и ночное 2 освещение. В области максимума (555 нм) где , коэффициент перевода составляет 680 лм/Вт.

По мере удаления от зоны с наибольшей чувствительностью (желто-зеленый) зрительные ощущения монотонно убывают вплоть до своего исчезновения.

Как следует из графика зрительный аппарат человека-оператора при дневном освещении наиболее чувствителен к «зеленому» цвету, а при ночном освещении к «синему». Именно это обстоятельство определяет выбор цветовой гаммы индикаторов, предназначенных для преимущественного использования в разное время суток.

Оператор в единицу времени способен воспринять и переработать ограниченное количество информации. В тоже время с увеличением сложности управления объектами поток подлежащей анализу информации, очень быстро растет. В связи с чем, возникают проблемы согласования поступающего потока информации с «пропускной способностью» оператора.

Рис. 2.17

Для случаев простой сенсоромоторной реакции (стимул-реакция) и некоторых других (например, реакция выбора) экспериментально установлено, что с увеличением количества предъявляемой информации время ее переработки возрастает, т.е. «пропускная способность» оператора остается практически постоянной (см. рис.2.18). Как следует из графиков, указанная зависимость имеет практически линейный характер. Ясно, что в связи с индивидуальными особенностями, должен иметь место «разброс», отраженный на графике в виде соответствующего штрихованного поля. Поскольку «пропускная способность» является фактически «производной» от представленной линейной зависимости, то это обосновывает тезис о практическом постоянстве возможностей оператора по усвоению представляемой информации.

Однако при изменении условий она может меняться в очень широких пределах, т.е. практически на порядок и более. В остальном, удовлетворительных методов оценки способностей оператора пока не существует.

Рис. 2.18

Причина в том, что огромную роль играет семантическая сторона информации, что выходит за пределы количественных методов определения меры в классической теории информации.