Психофизические особенности восприятия зрительной информации
Зрение человека характеризуется следующими основными параметрами:
чувствительность;
разрешающая способность;
поле ясного зрения;
критическая частота мелькания;
время адаптации;
пропускная способность.
Минимальная (пороговая) величина яркости светового потока, обнаруживаемого глазом на черном фоне, называется нижним абсолютным порогом чувствительности.
Верхний абсолютный
порог чувствительности
определяется болевыми ощущениями.
Диапазон яркостей между верхним и нижним
порогами находится в пределах от
до
.
При изменении освещенности сетчатки
световая чувствительность адаптируется.
Средняя яркость информационного поля
и других источников света (первичных и
вторичных) находящихся в поле зрения,
создают яркость
адаптации
.Лучшими
условиями для работы считаются такие,
когда уровень яркости адаптации находится
в пределах от нескольких десятков до
1000
.
Минимальное
приращение яркости
,
которое различает глаз при данной
яркости адаптации
,
называется дифференциальным
порогом чувствительности
глаза, а относительное приращение
яркости, различимое глазом – пороговым
контрастом:
.
Значение
зависит от уровня яркости адаптации. В
рабочем диапазоне яркостей от 10 до
1000
,
=0,02
– 0,05. Для уверенного восприятия
изображения на фоне необходимо, чтобы
контраст изображения, рассчитанный по
ранее приведенным формулам, не менее
чем в 10 раз превышал пороговый контраст.
Поэтому диапазон контраста рекомендуется
выбирать в пределах
0,6 – 0,95.
Разрешающая
способность или
острота зрения, характеризуется
минимальным углом, при котором возможно
отдельное восприятие двух соседних
точек. Этот угол называют порогом
остроты зрения
.Для
нормального зрения
=1угл.
мин. Рекомендуемое значение
в расчетах
берут равным 2 – 3угл. мин.Угол зрения
(
)
необходимый
для надежной идентификации ЭИМ, зависит
от их сложности , оцениваемой количеством
минимально различимых дискретных
элементов, на которые их можно разложить:
.
Если для синтеза букв или цифр требуется 7 – 9 дискретных элементов по высоте, то
=14 – 27угл.мин.
Зависимость между угловыми и линейными размерами
;
при малых углах
,
где
- угол зрения, под которым видно изображение
высотой h;
L – расстояние до наблюдателя.
Разрешающая способность падает по мере удаления от оси глаза.
Угол между перпендикуляром, опущенным из центра глаза на поверхность наблюдения и линией, соединяющей центр глаза с наблюдаемой точкой, называется углом наблюдения. С его увеличением острота зрения падает также из-за того, что максимум интенсивности излучения большинства индикаторов совпадает с нормалью к плоскости излучения.
Максимальное значение угла наблюдения, при котором обеспечивается считывание информации с индикатора, называют углом обзора.
Поле ясного зрения человека ограничено угловыми размерами 16 – 20 градусов по горизонтали и 12 – 15 градусов по вертикали. В соответствии с этим в телевидении выбраны рекомендуемые расстояния до наблюдателя
L=(3 – 6)H и формат информационного поля
.
Восприятие буквенно-цифровой информации при фиксированном положении оператора предусматривает некоторое движение глаза по строке текста, что позволяет увеличить угловой размер информационного поля по горизонтали до 50 градусов. Поэтому формат ИП буквенно-цифровых УОИ часто берут равным 5:3.
Критическая
частота мелькания
- минимальная частота, при которой глаз
перестает воспринимать мелькание
прерывисто светящегося изображения.
возрастает с увеличением яркости и
угловых размеров мерцающих элементов.
Для изображений с яркостью до нескольких
сотен
=50гц.
Средняя (кажущаяся) яркость мерцающего элемента определяется законом Тальбота:
,
где
- закон изменения яркости в интервале
времени свечения элемента
;
- период повторения
мерцания.
Время адаптации – это время, необходимое для самонастройки чувствительности глаза при изменении яркости объекта наблюдения. Величина времени темновой адаптации (переход от света к темноте) может достигать десятков минут, а световой (от темноты к свету) – единиц минут.
Пропускная способность оценивается количеством информации, воспринимаемой оператором за единицу времени:
при опознании цифр и букв – 50 -55бит/сек.
при чтении – 30 – 40бит/сек.
при сложении двух однозначных цифр – 12бит/сек.
Поэтому период обновления информации зависит от сложности ИМ и задач, решаемых оператором при ее восприятии.