Файл: Литература 25 Краткая история развития эргономики 27.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 1022
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Эргономика и ее место в системе наук
Краткая история развития эргономики
Принципы эргономического анализа трудовой деятельности
5. Эргономические основы проектирования техники
Эргономические основы организации рабочего места
Оптимизация средств и систем отображения информации
Оптимизация рабочих движений и органов управления
Учет факторов среды при оптимизации системы «человек—машина»
, 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 условия отображения: малая яркость изображения, наличие шумов — приводят к невозможности различать отображаемое число градаций яркости из-за снижения чувствительности глаза.
Так, расчетное число различаемых градаций для телевизионного изображения составляет 95—100. Однако из-за перепадов яркостей в поле зрения наблюдателя и необходимости переэдаптации в этих условиях глаз различает не более 30—35 градаций, а при помехах число различаемых градаций для лучших металлизированных экранов составляет 17, а для обычных телевизионных экранов не превышает 8—10.
Число различаемых глазом градаций яркости определяется на основании величины контрастной чувствительности в данных условиях по формуле
где т — число различаемых градаций яркости; |3 — контрастность изображения;
Кпор — величина порогового контраста в данных условиях наблюдения.
Кпор определяют по соответствующим кривым с учетом яркости адаптации, угловых размеров объектов, вида контраста, равномерности распределения яркостей в пространстве.
Кодирование яркостью. При передаче информации на средствах отображения, где яркость выступает в качестве кода, число градаций ограничивается возможностью абсолютной оценки человеком каждой из ступеней яркости. Пределом этой оценки являются 3—10 световых градаций, включая уровень полного затемнения.
Исходя из этого на средствах отображения типа телевизионных экранов, передающих вторичную обстановку (т. е. освобожденную от помех), используется 5—7 градаций в диапазоне контрастности 10:1. Если уровень яркости служит кодом для передачи качественных характеристик сообщений (например важности объектов), пределом числа яркостных градаций являются 4 градации, а наиболее употребляемым числом — 2 градации яркости.
10>
Основная особенность зрительного восприятия — наличие инерционности в работе глаза.
Практическое значение этой особенности зрения проявляется в двух аспектах. Первый связан с определением времени экспозиции зрительных сигналов для неизменности воспринимаемой интенсивности сигнала. Другой связан с определением временных интервалов для ощущения раздельности сигналов, следующих один за другим, и оптимального восприятия каждого из них или, напротив, определения временных интервалов для ощущения слитности последовательно предъявляемых сигналов.
________________
1 В этом разделе временные характеристики зрительных сигналов рассматриваются лишь как составляющие переменную видимости.
И в том и другом случае исходной для расчетов величиной является время зрительной инерции.
Время инерции определяется яркостью фона. Для яркостей свыше 100 кд/м2 время инерции можно принять равным 50 мс. Для уровня яркостей, с которым работает оператор на всех видах средств отображения, время экспозиции для восприятия неизменной интенсивности сигнала должно быть не меньше 50 мс. Для восприятия мелькающих сигналов слитными следует обеспечивать величину мелькания, равной или большей критической частоты мелькания (Кчм).
Величину частоты мельканий необходимо учитывать для создания качественного изображения на различных устройствах отображения, основанных на технике дискретных сигналов (телевизионные трубки, электронно-лучевые трубки, кино). Мелькание утомляет зрение и отрицательно влияет на качество работы оператора.
Кчм зависит от частоты и относительной длительности светлой фазы. С увеличением длительности темного периода (скважность проблесков) с 0,35 до 0,5 при яркостях 2,5 + 250 кд/м2 Кчм увеличивается на 3±6%.
Мерцание усиливается при увеличении углового размера мелькающих полей. Применительно к телевизионному экрану рассчитывается Кчм для всего размера трубки и для размера изображения. При проектировании полей больше 2—4° и яркости поля порядка 30—100 кд/м2 (что соответствует яркостям телевизионного изображения) частота смены информации должна быть не меньше 40 Гц.
В пределах изменения угла наблюдения от 10 до 55° Кчм пропорциональна логарифму углового размера поля зрения, что требует увеличения скорости мелькания на 15 Гц.
Характеристики Кчм для технических условий предъявления знаковой индикации на экранах и электронно-лучевых трубках связаны с небольшими угловыми размерами мелькающих полей до 1°. Кчм при величине знака до 1° с ростом яркости от 1 до 120 кд/м2 возрастает от 14 до 35 Гц. Уменьшение углового размера знака от 1° до 24° изменяет Кчм от 24 до 19 Гц (при яркости 50 кд/м2).
При проецировании знаков с угловым размером 5 + 15° Кчм может быть снижена до 20 кадров/с.
Однако величина Кчм определяется не размерами отдельных знаков, а общей площадью изображения.
Изменение конфигурации знака (а значит, и площади светящегося изображения) сказывается на величине критической частоты мельканий так же, как и изменение углового размера мелькающего знака.
Одной из важных является проблема кодирования информации, под которой понимают операцию отождествления символов или групп символов одного кода с символами или группами символов другого кода. Под кодом понимают систему условных знаков (символов) для передачи, обработки и хранения (запоминания) различной информации. В настоящее время разработаны общие эргономические требования к построению систем кодирования зрительной информации.
При построении системы кодирования объекты и их характеристики делят на классификационные группировки. Для этого устанавливают сходства и различия объектов, распределяют их по значимости и определяют основание деления. Вид алфавита кода выбирают с учетом характера передаваемой информации и задач, решаемых оператором, опираясь на системы знаний, закрепленных в опыте человека. В зависимости от характера и объема передаваемой информации устанавливают целесообразность использования одномерного и многомерного кода. Основание кода выбирают исходя из количества кодируемых объектов и их характеристик. Оно должно содержать минимальное число знаков. Основание кода определяют с учетом абсолютной чувствительности глаза (нижнего и верхнего абсолютного порогов), дифференциальной чувствительности зрения по отношению к различным видам алфавита и длительности экспозиции. Основание кода для различных видов алфавита должно составлять следующие величины: размер— 5, пространственная ориентация — 8, длина линии — 6, ориентация линии — 4, количество точек (при условии ограниченного времени предъявления)—5, буквенно-цифровой алфавит —
неограниченное количество комбинаций обозначений, яркость — 4, цветовой алфавит—11, частота мельканий — 4.
При передаче информации о нескольких признаках объекта используют многомерное кодирование. В структуре многомерного кода могут быть использованы сочетания различных видов алфавита: формы и цвета; формы и пространственной ориентации; размера, яркости и частоты мельканий.
При группировке знаков в кодовые 'обозначения (формуляры) следует отдавать предпочтение смешанным алфавитам кода. Структура кодового обозначения должна быть неизменной. Предпочтительно, чтобы крайние знаки кодового обозначения передавали наиболее важную информацию. Оптимальное число знаков кодового обозначения — 8, предельное число знаков—12, в отдельных случаях — до 20 знаков.
При конструировании кодовых знаков при кодировании следует руководствоваться следующими положениями. Основной классификационный признак объекта должен кодироваться контуром. Знак должен быть хорошо различим (иметь достаточный угловой размер и яркость) и представлять собой замкнутую фигуру. В алфавите должно быть установлено оптимальное количественное соотношение признаков знака и признаков объекта. В состав знака должны входить основные и дополнительные детали. Дополнительные детали не должны пересекать или искажать контур знака (исключение могут составить знаки, выражающие отмену информации, запрещение каких-либо действий, окончание их и т. п.). При конструировании знаков предпочтение следует отдавать внутренним деталям перед наружными. Детали кодовых знаков должны быть унифицированы.
В качестве опознавательных признаков знаков в пределах одного алфавита нельзя использовать следующие:
В алфавитах используют знаки симметричной формы с единообразием ориентации: контуры знаков должны быть по возможности ориентированы в соответствии с основными пространственными осями - горизонталями и вертикалями.
При выборе вида алфавита следует руководствоваться следующим. При кодировании различных качественных и количественных характеристик объектов могут использоваться различные виды алфавитов: форма, размер, пространственная ориентация, длина н ориентация линии, количество точек, буквы, цифры, яркость, цвет, частота мельканий.
Форму используют для кодирования класса и вида объекта. Кодирование размером используют для передачи информации, устанавливая соответствие между площадью или линейными размерами знака с характеристиками объекта (размером, удаленностью, высотой и т. п.), при этом желательно, чтобы шкала размера менялась в геометрической, а не в арифметической прогрессии.
Пространственную ориентацию используют для передачи информации о направлении движения объекта, отклонении от курса и т. п.
Для асимметричных фигур изменение пространственной ориентации достигается путем поворота фигуры в поле зрения наблюдателя. Для симметричных фигур в качестве признака пространственной ориентации используют утолщение одной из линий контура знака. Длину и ориентацию линии используют для передачи информации. о скорости и направлении движения цели.
Длина линии не должна иметь более четырех градаций. Целесообразно линию делать штриховкой, в этом случае скорость определяется по числу масштабных отметок. Для упрощения счета следует группировать штрихи по 2, 3, 4.
Для повышения точности оценки направления линии используют вспомогательные трафаретные сетки.
Количество точек используют для обозначения числа объектов.
При считывании точек в короткие временные интервалы (порядка 0,1 с) не следует одновременно предъявлять более пяти точек. Для повышения точности оценки числа одновременно предъявляемых точек необходимо придерживаться единообразия их пространственной ориентации.
Буквенно-цифровой алфавит используют для передачи информации о дискретно-изменяющихся количественных параметрах объектов, а также для обозначения классов или типов объекта.
Для исключения вероятности смешения знаков выделяют характерные признаки, отличающие знаки друг от. друга. При этом необходимо выдерживать оптимальные соотношения основных параметров знака: высоты, ширины, толщины линии ( по ГОСТ 2930—62).
Яркость знаков выбирают с учетом общей освещенности в конкретных условиях труда, частоты и диапазона изменения освещенности, перепадов яркости в поле зрения оператора и светлотного контраста.
В оценку качества отображения входит определение числа градаций, воспринимаемых глазом, и сравнение их с числом градаций яркости, передаваемых на средствах индикации. Реальные условия отображения: малая яркость изображения, наличие шумов — приводят к невозможности различать отображаемое число градаций яркости из-за снижения чувствительности глаза.
Так, расчетное число различаемых градаций для телевизионного изображения составляет 95—100. Однако из-за перепадов яркостей в поле зрения наблюдателя и необходимости переэдаптации в этих условиях глаз различает не более 30—35 градаций, а при помехах число различаемых градаций для лучших металлизированных экранов составляет 17, а для обычных телевизионных экранов не превышает 8—10.
Число различаемых глазом градаций яркости определяется на основании величины контрастной чувствительности в данных условиях по формуле
где т — число различаемых градаций яркости; |3 — контрастность изображения;
Кпор — величина порогового контраста в данных условиях наблюдения.
Кпор определяют по соответствующим кривым с учетом яркости адаптации, угловых размеров объектов, вида контраста, равномерности распределения яркостей в пространстве.
Кодирование яркостью. При передаче информации на средствах отображения, где яркость выступает в качестве кода, число градаций ограничивается возможностью абсолютной оценки человеком каждой из ступеней яркости. Пределом этой оценки являются 3—10 световых градаций, включая уровень полного затемнения.
Исходя из этого на средствах отображения типа телевизионных экранов, передающих вторичную обстановку (т. е. освобожденную от помех), используется 5—7 градаций в диапазоне контрастности 10:1. Если уровень яркости служит кодом для передачи качественных характеристик сообщений (например важности объектов), пределом числа яркостных градаций являются 4 градации, а наиболее употребляемым числом — 2 градации яркости.
10>
§4. Временные характеристики зрительной информации '
Основная особенность зрительного восприятия — наличие инерционности в работе глаза.
Практическое значение этой особенности зрения проявляется в двух аспектах. Первый связан с определением времени экспозиции зрительных сигналов для неизменности воспринимаемой интенсивности сигнала. Другой связан с определением временных интервалов для ощущения раздельности сигналов, следующих один за другим, и оптимального восприятия каждого из них или, напротив, определения временных интервалов для ощущения слитности последовательно предъявляемых сигналов.
________________
1 В этом разделе временные характеристики зрительных сигналов рассматриваются лишь как составляющие переменную видимости.
И в том и другом случае исходной для расчетов величиной является время зрительной инерции.
Время инерции определяется яркостью фона. Для яркостей свыше 100 кд/м2 время инерции можно принять равным 50 мс. Для уровня яркостей, с которым работает оператор на всех видах средств отображения, время экспозиции для восприятия неизменной интенсивности сигнала должно быть не меньше 50 мс. Для восприятия мелькающих сигналов слитными следует обеспечивать величину мелькания, равной или большей критической частоты мелькания (Кчм).
Величину частоты мельканий необходимо учитывать для создания качественного изображения на различных устройствах отображения, основанных на технике дискретных сигналов (телевизионные трубки, электронно-лучевые трубки, кино). Мелькание утомляет зрение и отрицательно влияет на качество работы оператора.
Кчм зависит от частоты и относительной длительности светлой фазы. С увеличением длительности темного периода (скважность проблесков) с 0,35 до 0,5 при яркостях 2,5 + 250 кд/м2 Кчм увеличивается на 3±6%.
Мерцание усиливается при увеличении углового размера мелькающих полей. Применительно к телевизионному экрану рассчитывается Кчм для всего размера трубки и для размера изображения. При проектировании полей больше 2—4° и яркости поля порядка 30—100 кд/м2 (что соответствует яркостям телевизионного изображения) частота смены информации должна быть не меньше 40 Гц.
В пределах изменения угла наблюдения от 10 до 55° Кчм пропорциональна логарифму углового размера поля зрения, что требует увеличения скорости мелькания на 15 Гц.
Характеристики Кчм для технических условий предъявления знаковой индикации на экранах и электронно-лучевых трубках связаны с небольшими угловыми размерами мелькающих полей до 1°. Кчм при величине знака до 1° с ростом яркости от 1 до 120 кд/м2 возрастает от 14 до 35 Гц. Уменьшение углового размера знака от 1° до 24° изменяет Кчм от 24 до 19 Гц (при яркости 50 кд/м2).
При проецировании знаков с угловым размером 5 + 15° Кчм может быть снижена до 20 кадров/с.
Однако величина Кчм определяется не размерами отдельных знаков, а общей площадью изображения.
Изменение конфигурации знака (а значит, и площади светящегося изображения) сказывается на величине критической частоты мельканий так же, как и изменение углового размера мелькающего знака.
§5. Кодирование зрительной информации
Одной из важных является проблема кодирования информации, под которой понимают операцию отождествления символов или групп символов одного кода с символами или группами символов другого кода. Под кодом понимают систему условных знаков (символов) для передачи, обработки и хранения (запоминания) различной информации. В настоящее время разработаны общие эргономические требования к построению систем кодирования зрительной информации.
При построении системы кодирования объекты и их характеристики делят на классификационные группировки. Для этого устанавливают сходства и различия объектов, распределяют их по значимости и определяют основание деления. Вид алфавита кода выбирают с учетом характера передаваемой информации и задач, решаемых оператором, опираясь на системы знаний, закрепленных в опыте человека. В зависимости от характера и объема передаваемой информации устанавливают целесообразность использования одномерного и многомерного кода. Основание кода выбирают исходя из количества кодируемых объектов и их характеристик. Оно должно содержать минимальное число знаков. Основание кода определяют с учетом абсолютной чувствительности глаза (нижнего и верхнего абсолютного порогов), дифференциальной чувствительности зрения по отношению к различным видам алфавита и длительности экспозиции. Основание кода для различных видов алфавита должно составлять следующие величины: размер— 5, пространственная ориентация — 8, длина линии — 6, ориентация линии — 4, количество точек (при условии ограниченного времени предъявления)—5, буквенно-цифровой алфавит —
неограниченное количество комбинаций обозначений, яркость — 4, цветовой алфавит—11, частота мельканий — 4.
При передаче информации о нескольких признаках объекта используют многомерное кодирование. В структуре многомерного кода могут быть использованы сочетания различных видов алфавита: формы и цвета; формы и пространственной ориентации; размера, яркости и частоты мельканий.
При группировке знаков в кодовые 'обозначения (формуляры) следует отдавать предпочтение смешанным алфавитам кода. Структура кодового обозначения должна быть неизменной. Предпочтительно, чтобы крайние знаки кодового обозначения передавали наиболее важную информацию. Оптимальное число знаков кодового обозначения — 8, предельное число знаков—12, в отдельных случаях — до 20 знаков.
При конструировании кодовых знаков при кодировании следует руководствоваться следующими положениями. Основной классификационный признак объекта должен кодироваться контуром. Знак должен быть хорошо различим (иметь достаточный угловой размер и яркость) и представлять собой замкнутую фигуру. В алфавите должно быть установлено оптимальное количественное соотношение признаков знака и признаков объекта. В состав знака должны входить основные и дополнительные детали. Дополнительные детали не должны пересекать или искажать контур знака (исключение могут составить знаки, выражающие отмену информации, запрещение каких-либо действий, окончание их и т. п.). При конструировании знаков предпочтение следует отдавать внутренним деталям перед наружными. Детали кодовых знаков должны быть унифицированы.
В качестве опознавательных признаков знаков в пределах одного алфавита нельзя использовать следующие:
-
число элементов в знаке (исключение могут составить знаки, обозначающие признак множественности без точной количественной характеристики, например отображающие понятия «мало/много», «одиночный /групповой»); -
отличие знаков до признаку позитив-негатив; -
отличие знаков по признаку прямое зеркальное отражение (за исключением случаев, когда это необходимо для отображения пространственной ориентации или направленности по принципу «вверх/вниз», «влево/вправо», «вперед/назад» и т. п.).
В алфавитах используют знаки симметричной формы с единообразием ориентации: контуры знаков должны быть по возможности ориентированы в соответствии с основными пространственными осями - горизонталями и вертикалями.
При выборе вида алфавита следует руководствоваться следующим. При кодировании различных качественных и количественных характеристик объектов могут использоваться различные виды алфавитов: форма, размер, пространственная ориентация, длина н ориентация линии, количество точек, буквы, цифры, яркость, цвет, частота мельканий.
Форму используют для кодирования класса и вида объекта. Кодирование размером используют для передачи информации, устанавливая соответствие между площадью или линейными размерами знака с характеристиками объекта (размером, удаленностью, высотой и т. п.), при этом желательно, чтобы шкала размера менялась в геометрической, а не в арифметической прогрессии.
Пространственную ориентацию используют для передачи информации о направлении движения объекта, отклонении от курса и т. п.
Для асимметричных фигур изменение пространственной ориентации достигается путем поворота фигуры в поле зрения наблюдателя. Для симметричных фигур в качестве признака пространственной ориентации используют утолщение одной из линий контура знака. Длину и ориентацию линии используют для передачи информации. о скорости и направлении движения цели.
Длина линии не должна иметь более четырех градаций. Целесообразно линию делать штриховкой, в этом случае скорость определяется по числу масштабных отметок. Для упрощения счета следует группировать штрихи по 2, 3, 4.
Для повышения точности оценки направления линии используют вспомогательные трафаретные сетки.
Количество точек используют для обозначения числа объектов.
При считывании точек в короткие временные интервалы (порядка 0,1 с) не следует одновременно предъявлять более пяти точек. Для повышения точности оценки числа одновременно предъявляемых точек необходимо придерживаться единообразия их пространственной ориентации.
Буквенно-цифровой алфавит используют для передачи информации о дискретно-изменяющихся количественных параметрах объектов, а также для обозначения классов или типов объекта.
Для исключения вероятности смешения знаков выделяют характерные признаки, отличающие знаки друг от. друга. При этом необходимо выдерживать оптимальные соотношения основных параметров знака: высоты, ширины, толщины линии ( по ГОСТ 2930—62).
Яркость знаков выбирают с учетом общей освещенности в конкретных условиях труда, частоты и диапазона изменения освещенности, перепадов яркости в поле зрения оператора и светлотного контраста.