Л. Пространственные характеристики зрительной информации

При проектировании и эксплуатации средств отображения инфор мации рассматриваются три группы факторов:

1) размещение СОИ на рабочем месте и в оперативных залах;

2) оптимальные размеры знаков и их элементов в разных системан отображения;

3) оптимальная компоновка знаков на СОИ.

Средства отображения в поле зрения наблюдателя должны рачмг щаться с учетом оптимальных углов обзора и зон наблюдения. При рас* сматривании объектов сложной конфигурации, а также при восприятии объемного и перспективного изображений оптимальный угол обзорл и горизонтальной плоскости составляет 30—40°. Для восприятия плоском» изображения со сравнительно простой знаковой индикацией рекомс! |ду ется угол обзора 50—60°, охватывающий зону неясного различения формы (в пределах этого угла наблюдатель замечает происходящие изменении периферическим зрением, а для точного рассмотрения объекта переводи i на него взгляд). Предельный угол обзора при одновременном движении глаз и головы составляет 180°. Однако при отображении информации v требованиями высокой скорости ее восприятия допустимый угол обчори равен 90°.

В вертикальной плоскости оптимальный угол обзора составляет 0—.ИГ по отношению к горизонтали (15° вверх и 15° вниз от нормальной линии взора). Нормальная линия взора соответствует наиболее удобному по ложению глаз и головы при рассматривании объектов и располагаси и под углом 15° вниз от горизонтальной линии взора. Максимальный ути обзора в вертикальной плоскости при повороте только глаз равен 70", при одновременном движении глаз и головы предельный угол видимое i и составляет 90° вверх и 55° вниз от горизонтали. В соответствии с ними

■ 11 и и i i пруются высота и ширина индикаторов, их пропорции; рассчиты-•• н..и я при заданных размерах индикаторных устройств расположение

•..... | и».|шпателей в горизонтальной и вертикальной плоскостях, углы на-
i.i индикаторных устройств, их взаимное расположение на рабочих

«• • i.i ч и расположение средств отображения коллективного пользования м "м.рагивном помещении.

1ч>лыпиеэкраны, находящиеся на значительном расстоянии отопера­ндом, размещаются вертикально. Исходя из соотношения вертикального и три юнтального углов обзора, ширину экрана принимают примерно м ми»»-(юльшс его высоты. При ширине экрана меньше Юм отношение его ширимы к высоте считают равным 1,3:1. Лучшее для наблюдателя место

•мчпцится на расстоянии, которое в 2—2,5 раза больше ширины экрана. М.и и шальное расстояние до большого экрана в 8 раз больше ширины •I р.и ia. Экран необходимо размещать с учетом отношения к линии взора миы шдателя, так как точность восприятия изображения зависит от угла, ним которым оно рассматривается. Оптимальный угол наблюдения со-

•мил нет ±15° к нормали экрана. При рассматривании изображения сбоку и 4ivi гимый угол обзора равен 45° относительно нормали экрана.

<м>щие требования к организации оптимальных зон наблюдения применимы и при размещении индикаторов на пультах. Дополнительно .in i м нают необходимость одновременного обзора коллективных средств

•и.сражения и индикаторов на рабочих местах. В соответствии с этим

•■■« i i ронно-лучевые трубки, телевизоры, дисплеи должны располагаться ни ьс линии взора. Для сидящего оператора расстояние от пола до гори-|п|| ильной линии взора составляет 1240—1250 мм.

Индикаторы оптимально размещать в вертикальном угле обзора 45° ••ми i от горизонтальной линии взора оператора.

Для оптимальных условий наблюдения плоскость лицевых панелей и 11 л и каторов должна приближаться к перпендикулярному расположению и.» отношению к линии взора. Это достигается наклоном информаци-

.... п.IX панелей. Из практики проектирования рабочих мест оператора

пилон трубок составляет от 0—4° до 0—20° к вертикали. Пространствен-мпг размещение индикационных устройств невозможно без учета свето-и чпических характеристик индикаторов, прежде всего коэффициента яркости, определяющего видимую яркость изображения при изменении 111 м >с гранственного положения наблюдателя.

Оптимальные размеры знаков и их элементов. Оптимальные размеры ш.пчов соответствуют понятию оперативных порогов восприятия, при i < • i орых обеспечиваются максимальные точность и скорость восприятия и опознания человеком поступающей информации.

Оптимальный размер знаков, предъявляемых на средствах отобрлжо ния, рассчитывается с учетом яркости знаков, величины контраста, ни ли контраста, сложности графического начертания знаков, использонлпин цвета. Предъявляемые знаки подразделяются на две группы: алфлнш буквенно-цифровой и алфавит условных знаков.

Допустимый размер букв и цифр при учете только точности счты вания на фоне других знаков составляет 18—20'. При одновременном учете точности и скорости распознавания оптимальный размер знлкол составляет 35—40'.

Необходимо выдерживать оптимальные соотношения основных ил раметров знака: высоты, ширины, толщины обводки. Толщина линий для знаков обратного контраста составляет 1/10 к высоте знака. Зплки, рассматриваемые на просвет, могут иметь меньшую толщину обводки 1/30; 1/40. Это значительно меньше тех значений, которые рекомеп дованы для пропорций знаков прямого контраста в силу иррадиации, увеличивающей видимую толщину штрихов и уменьшающей видимое* пространство между элементами знака. Однако иногда уменьшение тол щины знаков нежелательно по ряду обстоятельств. Одно из них связано с необходимостью введения цвета как оптимального кода при отображен и и информации. Правильная идентификация цвета возможна только при размерах цветовых полей не меньше критических. При их дальнейшем уменьшении цвет поверхностей сильно искажается. Для ос < 15' желтыII, зеленый и пурпурный цвета меняют свои оттенки соответственно ми сине-зеленый, темно-серый и коричневый. Наибольшему изменению подвержены желтый и синий цвета, которые при а < 2' практически воспринимаются как ахроматические. Поэтому при введении цнеш оптимальные размеры знаков рассчитывают исходя из необходимой тол щины штрихов для передачи цвета с соблюдением пропорций знака ям и прямого контраста. Размер знака 35—40' при коэффициенте контраст К> 60 % в указанных пропорциях обеспечивает хорошую их различимость с введением основных кодовых цветов.

Взаимное расположение линий, образующих знаки, в соответствии с показателями остроты зрения влияет на их читаемость. Лучшим и» начертаний цифр обычного типа считается шрифт Макворта, в котором наклонные линии в знаках расположены под углом 45°, и шрифт Бергсрл, в котором буквы и цифры образованы прямыми линиями.

Для алфавита условных знаков оптимальный размер знака, обесисчи вающий наиболее быстрое и точное восприятие, зависит от сложное!и их конфигурации. Для знаков простой конфигурации, представляю!пин собой контур (треугольник, квадрат, трапеция, овал и т.п.), значепиг

"iii i),пивного порога распознавания составляет (18±1)' для наиболь­шим рани контура. При определении размера сложных знаков следует ■ш i миать как величину знака в целом и его деталей, так и наименьшее ph. < i омние между его деталями. При знаках средней сложности (с дета-i ■! м п ми утри и снаружи контура) угловой размер знака должен составлять i 'И I)', размер наименьшей детали 4—5'. Если знак сложный (с на-i'\ -miыми и внутренними деталями), его распознавание затруднено, и

• •• ошибочная работа осуществляется при больших размерах знаков:
«« ( \5±2)'. Размер наименьших деталей должен составлять 6°.

Оптимальное соотношение размеров условного знака и цифровой информации, относящейся к нему, 2 : 1 или 1,8 : 1.

' (паки, компонуемые из дискретных светящихся элементов.Для отобра-и i inм алфавита знаков используется электронно-лучевая трубка специ-•Hi.iioix) назначения. Отображаемые знаки компонуются из дискретных

• in шщихся элементов способом точечных матриц или строчного изо-
Ч'Л/М'пия. Для них находят число, размер и площадь элементов изобра-
и 1111 я, расстояние между элементами знака. Оптимальный размер знаков
"нрелсляется характеристиками оперативной работы и соотносится с
И" »)оиаииями, предъявляемыми к печатным знакам. Минимальная же
и» чпчина знака зависит от числа элементов, необходимых для его рас-
и" шаиания. Для растрового способа минимальное число линий растра
i in i>vkb и цифр равно 10. Для точечной матрицы число точек такое же.

Читаемость знаков, образованных с помощью точечных матриц и im. фоным способом, одинакова, однако операторы предпочитают то-м чимс знаки.

оценка скорости и точности по параметрам необходимого количе-

• i ii.i шементов разложения для букв русского алфавита и цифр показала
пр. имущество матриц 6x9 и 5x7 при растровом способе знакогенериро-
IMMIHI и 8—16 элементов — при функциональном.

< 'мсдует добиваться неразличимости элементов изображения: точек • нрнцы, растраидр.

71 и я получения непрерывного изображения нужно, чтобы расстояние -1« I I v краями соседних пятен было меньше Г. Для получения изображе-iiiPi с иллюзией непрерывной яркости нужно обеспечить условие, при ммпром расстояние между центрами пятен должно быть меньше Г.

I i ми дискретная структура знака заметна, читаемость знака, помимо

• и i '«численных факторов, определяется воспринимаемой яркостью эле-
|' и юм изображения. Воспринимаемая яркость не зависит от размеров

ипншшди) элементов, если они составляют не меньше 2'. Однако при -и 1И.ШИХ размерах воспринимаемая яркость определяется произведе-

нием площади изображения на интенсивность светового потока (замш Рикко), и, следовательно, будет ослабевать с уменьшением размерим светящихся элементов.

Оптимальные характеристики компоновки знаков. Впроцессе оП работки сигналов глаз совершает движения от объекта к объекту с нн последовательной фиксацией. Содержательная обработка информации осуществляется в момент фиксации, движение же глаз обеспечивает по­следовательность обработки воспринимаемой информации.

В соответствии с закономерностями этих двух этапов «поведении* глаза формулируются требования к компоновке знаков и их взаимному расположению в контролируемом пространстве. Требования к компо­новке знаков определяются величиной оперативного поля зрения и pin решающей способностью двигательной системы глаза. Размер опера тин­ного поля зрения ограничивает количество объектов для одномоментной (200—300 мс) переработки зрительной информации. Разрешающая жр способность глаза определяет плотность расположения объектов или одномоментно воспринимаемых групп.

В практике отображения возможны два разных способа представлен им информации: организованное и «хаотическое». К первому относятся фор мулярный и табличный способы организации знаковой информации.

Формуляр — это объединенные в компактную группу буквы, цифры и условные знаки, кодирующие данные о контролируемых объектах. И с ходя из размера оперативного поля зрения, количество знаков в строки формуляра не должно превышать пяти. Оптимальное общее число \\u\-комест в формуляре — 12. Оно определено на основании минимальной» числа фиксаций при считывании формуляра и минимального времени селекции отдельных типов сообщений и расшифровки сведений, зако дированных цифрами и буквами.

Для оптимального выделения информации, кодируемой в формул ирг на определенных знакоместах, необходимо выдерживать определенные расстояния между его элементами. Рекомендуются следующие интервалы между элементами формуляра:

• между условным знаком и формуляром, к нему относящимся, иг менее 1/4 высоты условного знака;

• между отдельными знаками в формуляре — 1/2 ширины знака;

• между строками — 1/2 высоты знака.

Табличный способ представляет собой распределение знаков по столь цам и строчкам, имеющим самостоятельное значение. Считывашп нужных данных обеспечивается при безошибочном определении коор динат информации, извлекаемой из таблицы. Точное и безошибочно!

•i м 11 ,i мание информации из таблицы осуществляется при ее оптимальной "I" «ни мции, учитывающей общий размер таблицы (в угловых величи-п и), число столбцов и строк, общее число знаков, плотность знаков по •и pi икали и горизонтали, степень однородности таблицы.

Мри обычных способах работы с цифровыми таблицами необходимо,

• i и! и л размеры ее самостоятельных частей не превышали величины опе-
I' 11 и иного поля зрения. Плотность расположения объектов должна быть

• »•. и i.11 le значения, вызывающего двигательные «шумы» глаза. Допустимая
и им мость зависит от общих размеров таблицы, с которой считывается
информация. Чем меньше размер таблицы, тем с большей плотностью

ю i но располагать числа при сохранении режима быстрого и точного

• 'пи ы иания.

< 'оогветствие размерам оперативного поля зрения достигается деле­нием общего поля таблицы разграничительными линиями либо другими

• по< оОами, уменьшающими се однородность.

I 'гкомендуются интервалы:

* между отдельными знаками (цифрами) — равные толщине обводки;

• между столбцами (числами) — от 1/2 ширины знака до высоты знака

9.2. Яркостные характеристики зрительной информации

И оценку оптимальности яркостного режима включается нормиро-и тис уровня яркости и ее перепадов в поле зрения наблюдателя для до-

• mi i гния заданных показателей эффективности обработки зрительной
информации. Для оценки качества изображения на индикационных

• ipoiic/пзах нормируются значения контраста, контрастности (или
пин-риала яркостей, необходимого для передачи заданного числа Гра­
мши! яркости и обеспечения четкости изображения), а также уровень
и пи и-риал яркостей для правильной передачи в изображении световых

• |р.1К1сристик отображаемых объектов. Специальная задача решается
при использовании яркости в качестве кода.

Уровень яркости.Оптимальной яркостью считаются те ее значения, при которых обеспечивается максимальное проявление контрастной и in мштсльности — ведущей функции глаза. Показателем максималь-

.... » проявления являются минимальные значения порогового контраста

И itщ 9.1).

' I мя практики отображения существенно, что при оптимальной 11>i о» hi имеющийся «запас прочности» обеспечивает устойчивость "|н|»с|ч гивности обнаружения и различения к помехогенным факторам. I in к л одним следует отнести как аппаратурные помехи, снижающие

Таблица 0 / Значения яркостей для объектов разных угловых размеров

* Здесь нт—нит 1 нт = 10 кд/м².

контрастность изображения, так и «зашумленность» основного изображо ■ ния картографическим фоном, вспомогательными линиями, цветовыми полями. При яркостях, обеспечивающих высокую контрастную чувстви­тельность, можно в известных пределах снизить контраст изображении без ухудшения различимости. Приведенные значения оптимальных яркостей относятся лишь к операциям обнаружения объектов прости конфигурации с пороговой достоверностью при вероятности обнаруже­ния 0,5. При различении объектов сложной конфигурации, требованиях высокой точности опознания и большой скорости обработки данных вводятся поправочные коэффициенты, увеличивающие значения ярко­сти, полученные для задач обнаружения.

Яркость фона (для объектов прямого контраста), обеспечивающим наивысшую остроту различения (5= 2,5), составляет 104 кд/м². В случпо различения сложных объектов наивысших значений острота зрения до­стигает при яркости фона 3000 кд/м². Однако с уменьшением яркости острота зрения изменяется не столь резко. Для яркостей 300—200 кд/м' она составляет 90 % наибольшего ее значения. Резкое падение остроты зрения наблюдается при выходе из диапазона яркостей дневного зрения, т.е. при5< 10 кд/м².

При выборе яркости следует учитывать знак контраста изображения, Острота зрения растет для обратного контраста с увеличением яркости до 30—31 кд/м², при дальнейшем ее росте острота зрения падает вследствие иррадиации.

Соотношение яркостей в иоле зрения.При установлении оптимальною диапазона яркостей объектов, одновременно находящихся в поле зрения оператора, необходимо обеспечить перепад яркостей, близкий к уровню адаптации. Яркости, попадающие в зону слепящих или в зону неразлич и м() черного, резко снижают эффективность работы оператора.

Максимально допустимый перепад яркостей в поле зрения операторп не должен превышать 1 : 30. Оптимальное же соотношение яркостей и

..... » ipi-мим оператора, обеспечивающее высокий уровень контрастной

• in i пи и'льности и быстроты различения, составляет 20:1 между источ­ит «им снега и ближайшим окружением и 40 : 1 между самым светлым и

• «МММ к'мным участками изображения.

I |>и/1лщш яркости и качество изображения. Для передачи изображения

• i*| i.inai i.i шаков, условной картинной обстановки и реальных объектов (те-
и шип-пне, кино) важнейшей характеристикой является число элементов
iiiii 111 > 11 iiia ков, необходимых для опознания объектов разных классов.

11ри опознании алфавита буквенно-цифровых знаков это число со-

• • питч -I -10, для более сложных изображений оно равно 12—17, а опо-
•II ишс некоторых объектов требует четкого выделения до 40 признаков.

И 1.1ИИСИМОСТИ от типа изображения эти опознавательные элементы
и. |н /мипси разным числом градаций яркости. Минимальное их число
и|.и мгргцлче изображения равно двум. Таким числом градаций вы-
..... мпимпси знаковые, символические сообщения — темные знаки на

• •». i мим фоне (прямой контраст) или, наоборот, светлые знаки на темном
«••••Imi иi.iit контраст). В этом случае качество изображения оценивается
м. шчпиои контраста А', вычисляемого как отношение разности яркостей
•••п.. i i.i и фона к большей яркости.

к «им рас г до 20 % рассматривают как малый, до 50 % — как средний, •и inn so % - каквысокий. Рекомендуемый диапазон величины контра-

■II «и <л до 95 %; при этом оптимальным является контраст, равный

■• ''И''.. Контраст свыше 90% следует использовать в тех случаях, когда Ч" i»\i и м 11аибольшая четкость изображения, а общее время работы не-

• •" м.ими- При длительной работе предпочтителен контраст 85—90 %.

11ри и юбражении реальных объектов средствами телевидения и кино

•.... • i • п«» «очно передать соотношение яркостей деталей объектов пропор-
mihii.ik) их коэффициентам отражения. Для хорошего изображения

........... м.мi.i расчет числа градаций яркости и определение шага при

и. |....... /ими одной градации к другой. Для передачи изображения крупных

■.......... •« им плавными световыми переходами в соответствии с коэффи-

н......... »м шражеиия необходимо не менее 15—40 градаций.

< и,,, печение заданного числа градаций яркости возможно лишь при

...... нмчпом уровне контрастности изображения, т.е. при интервале

ч........ i II mivгри которого распределены эти градации. Минимально

• м.. iiiMoi' значение контрастности, создающее удовлетворительное
г i i < пит, находится в интервале 1 : 10.

ii" п\. мая контрастность изображения зависит от содержания ото-

• г • • I. мми и пформации и вида контраста. Для передачи сложного полу-

• .... »..... пи Сражения с сохранением деталей необходимая контрастность

составляет 1:100. Печатные изображения или изображения, образуемый штриховыми линиями, требуют контрастности 1:25. Значение контр;ir i ности существенно зависит оттого, светлее или темнее фона отображав мыс объекты. Для знаков обратного контраста в связи с необходимость!» \ адаптации к небольшим значениям яркости приемлема контрастное и, в диапазоне 5—10. При высоких уровнях контрастности высвечиваемые знаки кажутся яркими источниками света.

Минимально допустимое значение контрастности при считывании знаков на фоне помехогенного и однотонного изображения определяй ся с учетом критериев эффективности считывания такой информации Если учитывается только точность считывания, то соотношение яркое roil полезного изображения и помехи должно быть не менее 2:1. При одно временном учете быстроты и точности распознавания это соотношение увеличивается до 7 : 1 или 9:1. Контрастность изображения снижается при внешнем освещении тем значительнее, чем ниже яркость экрана и чем больше яркость, создаваемая освещением извне. Уровень внешней засветки не должен превышать 3—10 % яркости экрана.

В оценку качества отображения входит определение числа гра­даций, воспринимаемых глазом, и сравнение их с числом градаций яркости, передаваемых на средствах индикации. Реальные усломии отображения — малая яркость изображения, наличие «шумов» — по позволяют различать отображаемое число градаций яркости из-ш снижения чувствительности глаза. Так, расчетное число различаемым градаций для телевизионного изображения составляет 95—100. Однако из-за перепадов яркостей в поле зрения наблюдателя и необходимое ги переадаптации в этих условиях глаз различает не более 30—35 града ций. При помехах число различаемых градаций для лучших метал лизированных экранов составляет 17, а для обычных телевизионных экранов не превышает 8—10.

Число различаемых глазом градаций яркости определяется контраст ной чувствительностью в конкретных условиях:

*=*М (9.1,

К

^лпор

где т — число различаемых градаций яркости;

Р — контрастность изображения;

К — пороговый контраст в данных условиях наблюдения. Его определяю! по соответствующим кривым с учетом яркости адаптации, угловых размерим объектов, вида контраста, равномерности распределения яркостей в npoi i ранстве.

Кшшронание яркостью. При передаче информации на средствах

•••«•|1.| копия, где яркость выступает в качестве кода, число градаций

•г иппмиастся возможностью абсолютной оценки человеком каждой и . . mi.пси яркости. Пределом этой оценки являются 3—10 световых 'I'lniniii, включая уровень полного затемнения.

11< м>ли из этого на средствах отображения типа телевизионных экра-

.... • i n i u• д;iющих вторичную обстановку (освобожденную от помех), ис-

.... и ivioi S—7 градаций в диапазоне контрастности 10 : 1. Если уровень
ч.... пи мужиткодомдляпередачикачественныххарактеристиксообще-

•....... •ни (i i.i мри мер, важности объектов), пределом числа яркостных градаций
ми м 4, а наиболее употребимым числом — 2 градации яркости.

Поиск по сайту: