Зависимость ошибок воспроизведения и опознания от количественного соотношения признаков знака и кодируемого объекта (по м. К. Тутушкиной)

	Ошибки воспроизведения, %				Ошиб­ки опозна­ния, %	Латентный
Количественное соотноше­ние признаков знака ц объекта	конту­ра	внут­ренних дета­лен	наруж­ных Дета­лей	буквы		период ответа (при опоз­нании), мсек
	40 13 20	39 28 40	45 30 41	17 29	50 16 20	380 390 440

Однако этот вопрос требует дальнейшего исследова­ния.

По данным зарубежных авторов, использование вме­сто слов геометрических символов и пиктографических маркеров улучшает скорость и точность опознания. Так, направление оценивается то стрелкам быстрее, чем по надписям («право», «лево»).

Как отмечалось в гл. 4, успешность оценки ситуации при восприятии знаковой индикации определяется преж­де всего тем, насколько прочно образ знака ассоцииро­ван с образом обозначаемого объекта. Имеющиеся дан­ные позволяют утверждать, что оптимальным условием образования такой ассоциации является сходство зна-

304

ка (по контуру, цвету, пропорциям или другим призна­кам) с объектом. В частности, как было показано в на­ших исследованиях [195], условные знаки, принятые в черчении, запоминаются гораздо быстрее и точнее, если имеется возможность сравнить их с обозначаемыми объектами и выявить черты сходства.

Положительное -влияние сходства элементов знака, отображаемого на экране ЗЭЛТ, с объектом на эффек­тивность декодирования было выявлено в эксперимен­тах Зинчепко и Тутушкиной [137].

Но знак не должен превращаться в рисунок. В нем следует схематически воспроизводить лишь минимум самых характерных признаков объектов (прежде всего «конструктивных точек»), отбрасывая все второстепен­ные детали. Иначе принцип «картинности» из средства повышения надежности передачи информации человеку превратится в средство ее понижения.

В частности, по данным Б. ill. Северного [282], изучав­шего восприятие и опознание дорожных знаков, самыми неудачными являются полные рисунки. Слишком боль­шое число деталей, характерное для них, затрудняет про­цесс различения, приводит к -падению скорости и точно­сти опознания знаков. Однако вопрос об оптимальном соотношении элементов изображения и символа в знаке совершенно не разработан. Ка<ких-л,ибо точных методов его определения тюка не существует. Этот вопрос тесно связан с вопросом об оптимальном количестве опозна­вательных признаков.

iB системах со знаковой индикацией информация о каждом из объектов управления обычно передается с помощью набора знаков. При этом наборы могут состоять как из однородных знаков (только цифры или только буквы), так и из разнородных.

Сравнительный анализ этих двух способов кодиро­вания сообщении был проведен Е. П. Крипчик и Н. К. Киященко [148]. В их экспериментах одно и то же сообщение передавалось с помощью набора, состоящего в одном случае только -из цифр, в другом — из цифр, букв и простых геометрических фигур (рис. 61). По показателям точности декодирования второй вариант оказался значительно более эффективным: испытуемые допустили при его расшифровке примерно в четыре раза меньше ошибок, чем при расшифровке первого. Правда,

20—2286 305

скорость декодирования здесь оказалась несколько меньше.

"* Определенный интерес представляет вопрос о мак­симальном числе знаков в наборе, которые могут быть опознаны за минимальное время и сохранены в кратко­временной памяти. По данным К. Спсрл-инга [474], изу-

1

2

6

ь

-| 1 о 1 ;

3

щ

в

-

ч

0

3

а) ■ 6)

Рис 61. Наборы, используемые ,в экспериментах Крпи-

чик и Киященко. а — однородный тип кодирования; б —смешанный тип кодирования.

чавшего опознание наборов, букв, это число константно для каждого испытуемого и равно в среднем 4,3 буквы (индивидуальные колебания от 3,8 до 5,2 букв). Любо­пытно, что при увеличении времени экспозиции от 0,015 до 0,500 сек оно остается почти 'неизменным К По дан­ным других авторов, максимальное 'количество знаков в наборе может быть увеличено до восьми.

В некоторых работах [373] изучалось влияние плот­ности цифровых и буквенных знаков в наборе, а также его расположение (<по вертикали или горизонтали) на точность и скорость опознания². Установлено, что повы­шение плотности ухудшает эффективность опознания, в то же время влияние расположения ничтожно мало. Однако есть данные, свидетельствующие в пользу гори­зонтального размещения.

Более детальное изучение влияния плотности на ско­рость и точность приема информации показало, что оно опосредствуется характером решаемых задач. По дан­ным В. Э. Мильмана |[235], с увеличением плотности зна­ков (размером 3X8 мм) на экране диаметром 400 мм (три дистанции наблюдения 800 мм) от 11 до 32 вероят­ность ошибки особенно значительно возрастает. При этом особенно большое возрастание наблюдается в за­дачах поиска и полного опознания. В задаче

¹ Это ставшт .под сомнение правомерность измерения «'пропуск­ ной способности» зрительной системы тю количеству предметов, пра­ вильно опознанных за некоторый интервал времени.

² По некоторым данным [411] оптимальное расстояние между цифровыми знаками должно быть равно 'примерно *Д их ширины.

306

поиска она увеличивается в 3,6 раза; для задач частич­ного опознания, определения места, оценки, выбора и упорядочивания вероятность ошибки в среднем увеличи­вается в 1,8 раза. Время решения для задачи поиска увеличивается в этих условиях в 1,7 раза, для осталь­ных— не более чем в '1;2 раза.

Слабо изучен вопрос о влиянии на точность чтения частоты распределения каждого знака в наборе. Между тем известно, что при кратковременной экспозиции на­бора букв ((или цифр), содержащего тождественные зна­ки, некоторые из них пропускаются (не замечаются) в процессе чтения (феномен Раншбурга). Это, естествен­но, приводит к неверной оценке всего набора. Было бы важно выяснить, при каких условиях ошибки этого рода могут быть преодолены.

По данным некоторых авторов, при опознании набо­ров, которые включают знаки, относящиеся к разным алфавитам, но имеющие сходное начертание, допускает­ся больше ошибок, чем при опознании наборов, состоя­щих из знаков, которые относятся к одному алфавиту,

Ошибки заключаются в смешении знаков разного ти­па. Как показали эксперименты М. А. Дмитриевой, изу­чавшей опознание наборов из цифр, букв и геометриче­ских символов, характер ошибок смешения зависит от относительной доли знаков каждого типа. Так, если большинство мест в наборе занято цифрами, то испы­туемый начинает смешивать с ними и буквы. При этом, чем меньше частота появления какого-либо знака, тем больше допускается ошибок при его опознании.

Видимо, для того чтобы достигнуть высокой точно­сти опознания элементов набора, состоящего нз знаков разного типа (относящихся к разным алфавитам), не­обходимо обеспечить достаточное (возможно максималь­ное) различие принципов их начертания.

В экспериментах Дмитриевой выявлена также тен­денция испытуемых при чтении знаков объединять их в группы (обычно по 2—3).

Из приведенных данных следует, что при оформле­нии набора целесообразно, во-первых, использовать до­полнительные опознавательные признаки, позволяющие различать знаки разного вида (например, окраска зна­ков в разные цвета, применение обводки разной толщи­ны и т. д.); во-вторых, сопровождать появление каждо-

20* 307

го нового знака дополнительным сигналом (например, увеличивать его яркость или изменять частоту мелька­ний света и т. д.); в-третьих, знаки, относящиеся к одно­му и тому же параметру, объединять в группы.

Экраны электронно-лучевых трубок. С развитием электроники появились широкие возможности для кон­струирования новых средств индикации. Вместе с тем возник и целый ряд новых вопросов, решение которых требует совместной работы психологов и инженеров. Создание осциллоскопов, радиолокаторов, телевизоров и т. п. июставило перед психологами задачу изучения процесса восприятия и опознания изображений на экра­нах электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) в его зависимо­сти от характера модуляции сигнала '(но отклонению и интенсивности), от типа развертки (строчная, радиаль­ная, круговая, спиральная), от частоты смены кадров, от времени послесвечения экрана и ряда других факторов*. Изучение этих зависимостей является одним из важней­ших условий дальнейшего развития средств электронной индикации.

К сожалению, в этой области получено еще очень ма­ло точных знаний, поэтому мы ограничимся изложением некоторых данных лишь о восприятии изображений на экране 'радиолокатора. Уже в первых исследованиях бы­ло выявлено, что скорость и точность чтения показаний радиолокатора зависят от основных параметров электри­ческой системы: от величины и формы им-пульса, его длительности, частоты повторений, ширины видеополо­сы, фокуса луча и скорости вращения антенны, так как они определяют яркость радиолокационного сигнала, его величину, частоту и длительность свечения, а также структуру окружающего фона.

Поскольку на экране радиолокатора объект отобра­жается в виде слабо светящегося пятна, возникающего при этом часто па фоне помех (видеошума), в исследо­ваниях работы оператора радиолокационной установки основными стали вопросы о зрительном обнаружении и опознании минимальных (близких к пороговым) свето­вых сигналов.

Н. Р. Бартлетт, С. Б. Вильяме и Е. Кинг [500] уста­новили, что вероятность обнаружения сигнала изме­няется с изменением яркости экрана. Для оптимального обнаружения малоконтрастных сигналов яркость экра-

308

на должна быть примерно 0,1 мламб. Интересно, что освещенность окружающего пространства, столь же яркая, как и фон экрана, не только не оказывает вред­ного влияния на видимость радиолокационного сигнала, но может даже и улучшить ее, так как позволяет со­хранить адаптацию глаза на некотором постоянном

>Г20

О Z 4 6 8 W

Сила сигнала S 85 над порогом

Рис. 62. Зависимость времени поиска сигнала

от интенсивности импульсов (по Гарримапу).

1 и 2 — данные двух испытуемых.

уровне. Однако внешняя освещенность, избыточная по отношению к экрану, снижает видимость. При этом сте­пень влияния разных цветов различна. Менее всего ви­димость снижается при действии коротковолнового ос­вещения.

По данным Гарримапа [по 411], с усилением импуль­сов, а следовательно, яркости сигнала сокращается вре­мя его поиска (рис. 62). Ори этом сигнал, появляющий­ся на периферии поля зрения, достаточно хорошо заме­чается лишь в том случае, если его яркость выше поро­говой не менее чем в 6—8 раз.

-В исследованиях Хейфа, а затем Эшби [по 411] было показано, что обнаружимость (detecUbility) сигнала за-

309

висит почти линейно от длительности импульса. Более поздние работы внесли некоторые поправки. Оказалось, что обнаружимость при усилении коротких импульсов возрастает более заметно, чем при увеличении длинных. Этот эффект зависит также от величины сигнала и структуры окружающего фона.

По данным Бартлетта и Вильямса, с увеличением диаметра светового пятна, который определяется шири­ной луча, при прочих равных условиях увеличивается и вероятность его обнаружения. Они установили, что минимальный угловой размер светового пятна около Г. Однако при различении такого сигнала дистанция на­блюдения должна быть не более 30 см. Темные цели лучше различаются на более короткой дистанции на­блюдения. Кстати сказать, на ярком экране темные цели видны лучше, чем светлые, что связано с действием ме­ханизма адаптации.

Часто сигнал появляется на экране ЭЛТ в окруже­нии помех. Ясно, что различить сигнал малой интенсив­ности в группе сравнительно ярких шумовых выбросов значительно труднее, чем в том случае, если он появ­ляется на «чистом» фоне. Этот вопрос специально изу­чался Рейи-Скотт [по 406]. Она пришла к выводу, что вероятность обнаружения сигнала на фоне видеошума можно повысить, если увеличить число шумовых импуль­сов на единицу времени, получив таким образом более равномерное их распределение по экрану, т. е. более однообразный фон. В определенных условиях (при очень малой яркости экрана) шум, повышая яркость экрана, может даже улучшить видимость сигнала. Это согла­суется с результатами исследования Б. М. Теплова и М. А. Севрюгиной [283], которые установили, что абсолютный порог светоощущения для отдельного точеч­ного раздражителя снижается, если одновременно на сетчатку действует еще несколько точечных раздражи­телей.

Рейн-Скотт и др. [406, 411] изучали зависимость «по­рога обнаружимости» сигнала от частоты импульсов и скорости вращения антенны. Установлено, что с увели­чением частоты вероятность обнаружения, по которой определяется этот порог, возрастает, но лишь до тех пор, пока фон экрана не .становится однообразным. Если комбинация скорости вращения антенны и частоты им-

310

пульсации достаточна для того, чтобы получить одно­образный фон, то изменения скорости вращения не влия­ют на .порог обнаружимости сигнала. Если же фон пре­рывистый .и неравномерный, то при более медленном вращении антенны, а значит, и линии развертки по экра­ну радиолокатора (до 1 об/мин) обнаружимость не­сколько увеличивается.

. Свит и Бартлетт [345] установили, что в процессе восприятия изображения на радиолокационном экране иногда возникает своеобразная иллюзия. Так, три опре­деленной точке фиксации взгляда появляется «призрак» перемещающейся линии. Эта иллюзия зависит от ско­рости вращения антенны. Они отмечают также факты линейноперспектпвной иллюзии.

При восприятии радиолокационных сигналов воз­можно также возникновение иллюзии движения (фи-фе-номен) К Она возникает в том случае, если некоторые неподвижные (или имеющие очень медленную скорость) точки вспыхивают друг за другом через определенные интервалы времени.

Все сказанное касалось пока только обнаружения радиолокационных сигналов. Между тем оператору при­ходится не только обнаруживать сигналы, но и следить за их перемещением. В этой связи возникает вопрос о порогах зрительного восприятия скорости и ускоре­ний.

По экспериментальным данным, нижний порог зри­тельного восприятия движения равен примерно 1 — 2 угл. мип/сек. Эта величина действительна для тех случаев, когда человек оценивает движение точки отно­сительно покоящегося объекта. Если же таких объек­тов нет, то порог возрастает до 15—30 угл. мин/сек.

Относительно различения изменений скорости, т. е. дифференциального порога скорости, имеются противо­речивые данные. По Хику [406], изучавшему способность человека обнаруживать внезапные изменения скорости светового пятна на экране электронно-лучевой трубки,

¹ Если ilia некотором расстоянии друг от друга находятся два (или более) точечных источника света, которые загораются попе­ременно через определенный интервал времени, и -при этом во время вспыхивания одного 'источника другой гаснет, то у .наблюдателя возникает иллюзия перемещения источника света. Эта иллюзия по­лучила название фи-фономен.

311

этот порог составляет в среднем 12%. Цзин Ци-чэн Ц Е. 'Сюань [320] указывают величину 20%. По нашему предположению, «противоречивость данных объясняется тем, что авторы не принимали в расчет зависимость по­рога от величины исходной скорости. Для проверки это-

60

% 55 ^ 50

§ 45

^ 40

i

§ 35

& 30

Щ 25

20 V

8

% 15

1 2 i U 5 6 7 8 9 -10

Истина л скорость , мм/сен

Рис. G3. Зависимость порога различения изменений скорости от се исходной величи­ны .(по данным Водлозерова): / — порог ясного различения увеличения скоро­сти; 3— порог неясного различения увеличения скорости; 2 — порог ясного различения уменьше­ния скорости; 4 — порог неясного различения уменьшения скорости.

го предположения 'Водлозеров провел эксперименты, в которых измерялись пороги различения изменения ско­рости прямолинейного движения точки при разных ис­ходных скоростях: от 1 до 10 мм/сек (дистанция наблю­дения 50 см). Оказалось, что порог различения .не является константной величиной: он зависит от исход­ной скорости (рис. 63) ¹.

¹ Эти данные получены при различении мгновенного изменения скорости. Однако обычно скорость движения цели па экране изме­няется постепенно. Было бы весьма важно изучить зависимость порога различения скорости от времени ее изменения.

31?

По данным Людвига [411J, скорость движения точки (или пятна) влияет на остроту зрения. Чем больше ско­рость, тем выше inopor остроты зрения (рис. 64).

Исследования Людвига и Миллера позволили выра­зить отношение минимального различимого интервала

	1
1,0
0,9	\Ч
0,8	~ \\
о?
	\ \
		\7
^ ¥\
V	1 L	1 1_

О 50 100 150 200

Угловая сиорость оЬъекта_у?рад\сек

Рис. 04. Зависимость остроты зрения от угловой скорости воспринимаемого объ­екта (,ио Людвигу). За единицу принята острота зрения, измерен­ная при восприятии неподвижного объекта. Данные двух испытуемых (/ и 2).

(величины, обратной остроте зрения) к скорости движу­щегося объекта следующей формулой (степенная функ­ция):

у = а + Ьх\ (34)

где у— обнаруживаемый разрыв в кольце Ландольта, град/сек (динамическая острота зрения опреде­лялась с помощью колец Ландольта);

а — мера статической остроты зрения, град (обнару­живаемый разрыв в неподвижном кольце Лан­дольта) ;

Ь—константа; \

х — угловая скорость, град/сек.

313

С увеличением скорости корреляция между статиче­ской и динамической остротой зрения уменьшается. При угловой скорости '170 град [сек даже лучшие испытуемые не могли обнаружить мелких деталей (разрыв в кольце Ландольта). Было показано также, что детали объектов (символов на экране .ЭЛТ) лучше различаются при перемещении справа налево и снизу вверх, чем при перемещении в противоположных направлениях.

Позднее Е. X. Элькин выявил более высокую поло­жительную корреляцию между статической и динамиче­ской остротой зрения, чем это представлялось по дан­ным Людвига и Миллера. Кроме того, согласно резуль­татам его экспериментов динамическая острота зрения уменьшается с увеличением скорости наблюдаемого объекта не столь значительно, как утверждали упомяну­тые авторы.

Элькип показал также, что решающее влияние на динамическую остроту зрения оказывают длительность наблюдения и время экспозиции сигнала, от которых зависит возможность антиципации в процессе слежения за движущимся объектом. Включение в процесс восприя­тия антиципации повышает динамическую остроту зре­ния [384].

Из приведенных данных следует, что, отображая па экранах ЭЛТ движущиеся объекты, необходимо вносить в диаметр светового пятна поправки на скорость. Это особенно важно иметь в виду при разработке электрон­ных индикаторов, которые передают информацию о .быстротекущих процессах. Различимость мелких объектов также можно улучшить, увеличив размеры экрана; это позволит увеличить длительность наблюде­ния и создаст возможность интиципации.

Оценивая обстановку, отображаемую на экране радиолокатора, оператору часто приходится экстрапо­лировать движение (например, при решении задач встречи, при прослеживании радиолокационных сигна­лов в условиях помех и т. д.). Точность экстраполяции равномерного прямолинейного движения изучалась в нашей лаборатории Водлозеровым. В его эксперимен­тах испытуемый, манипулируя рукояткой, совмещал визир с движущейся точкой. В какой-то момент точка исчезала, но испытуемый должен был перемещать ви­зир далее с той же скоростью, с которой она двигалась

314

до этого. Оказалось, что точность зрительной экстрапо­ляции зависит прежде всего от времени наблюдения за движением: чем дольше испытуемый мог следить за точкой, тем точнее решалась задача экстраполяции. Эксперименты обнаружили также, что при экстраполя­ции медленных движений большинство ошибок состоит в преувеличении скорости, при экстраполяции бы­стрых— в преуменьшении ее. Сопоставление данных, полученных от разных испытуемых, выявило значитель­ные индивидуальные различия в точности зрительной экстраполяции.

В одной из серий экспериментов испытуемый должен был экстраполировать движение точки, не видя визира (одновременно с исчезновением точки»гасился свет), т.е. опираясь только на зрительное представление движения и на кинестетические ощущения. В этих условиях точ­ность экстраполяции заметно снижалась.

Решая некоторые задачи, оператору приходится также оценивать траекторию движения радиолокацион­ного сигнала.

Как показал Ю. П. Лапе [171], зрительный образ траектории движения точки отличается рыхлостью и неустойчивостью. Особенно много ошибок возникает при оценке изменения направления. Если точка заме­няется черточкой, точность оценки заметно повышается. Она становится еще более высокой, если движущийся объект оставляет за собой след.

Приведенные данные были получены в исследова­ниях непрерывного восприятия движения. Между тем на экране радиолокатора сигнал периодически возни­кает и исчезает (длительность периодов определяется скоростью вращения антенны и «памятью» экрана). По данным И. В. Гебхарда [394], в этих условиях оценить скорость и траекторию движения значительно труднее, особенно если на экране имеется несколько близко расположенных сигналов. Одна из характерных ошибок состоит в смешении их друг с другом. Чтобы избежать таких ошибок, необходимо вводить дополнительные различительные признаки для каждого из сигналов. Однако в области восприятия движений прерывистых сигналов требуются дальнейшие исследования.

Поскольку на экране радиолокатора более или менее полно воспроизводятся в масштабе пространственное

315

положение объектов и их перемещения, его можно отне­сти к изобразительным средствам индикации. Но радио­локационное изображение является плоскостным и, следовательно, .не перед-ает информации о положении объектов в трехмерном пространстве. Кроме того, все

Рис. 65. Типы индикаторов, используемых для отображения высоты объекта.

' О -- объект; Л — азимут; В — высота; Р — ранг.

объекты отображаются в виде точек, что затрудняет их опознание.

В технике имеются попытки использовать размеры радиолокационного сигнала, его цвет, яркость и частоту мельканий, чтобы 'передать информацию о третьем измерении.

Так, в некоторых системах высота объекта (на­пример, самолета) передается диаметром светового пятна. Чем выше объект, тем меньше размеры сигнала (рис. 65,а). В других системах с этой целью использу­ются радиальные линии, длина которых соответствует высоте объекта (рис. 65,6). Имеются также попытки

316

использовать два взаимно-перпендикулярных экрана: один — для изображения положения объектов в гори­зонтальной плоскости, другой — в вертикальной (рис. 65,в)¹. Однако все эти усовершенствования решают вопрос лишь частично. В последнее время все более широкое применение находят совмещенные индикаторы, объединяющие радиолокационное изображение со зна­ковой индикацией. В таких индикаторах изображается положение объекта в горизонтальной плоскости, а вер­тикальная координата (высота) обозначается цифрой. Кроме того, обозначается .(цифрами, буквами, геометри­ческими символами и пиктографическими маркерами) целый ряд других параметров управляемого объекта, Как показывает опыт, применение совмещенных инди­каторов в системах управления воздушным движением значительно повышает их пропускную способность и надежность [295].

Однако при работе с существующими совмещенными индикаторами оценка некоторых величин (например, высота самолета) предполагает декодирование цифро­вых знаков: перевод их в пространственные представле­ния. Но, как отмечалось в гл. 4, включение в деятель­ность человека операции декодирования снижает ее эффективность. Можно ожидать, что применение сов­мещенных индикаторов, дающих трехмерное масштаб­ное изображение (объемный локатор + знаковая индика­ция), позволит значительно повысить скорость, точность и надежность деятельности оператора.

Графическая индикация. Одним из экономных спосо­бов передачи человеку информации о физических вели­чинах являются различные виды графических изобра­жений (диаграммы, графики, номограммы и т. д.). Они позволяют переводить почти любые измеряемые величи­ны (в том числе и такие, как время, сила, скорость, сила тока и напряжение и т. д.), а также непосред­ственно ненаблюдаемые зависимости между ними в про­странственную схему, доступную зрительному восприя­тию.

Графическое изображение не является изображением в подлинном смысле слова, поскольку свойства объектов

¹ Точнее, для изображения проекции объект» на горизонталь­ную и вертикальную плоскости.

317

и процессов в нем не воспроизводятся ¹. Здесь инфор­мация передается человеку в форме своеобразного «-про­странственного кода».

Основой механизма навыков построения и чтения графиков является перевод количественных представле­ний в пространственные. Как показывают наши иссле­дования [195], в процессе развития связей между этими представлениями можно выделить несколько ступеней. Вначале знания о количестве формируются на основе анализа дискретных величин. Здесь главной задачей является отвлечение (абстрагирование) количества от всех других признаков. Затем эти знания начинают ис­пользоваться для анализа пространственных свойств предметов. Наконец, па последней ступени самое про­странство становится показателем количества. Здесь лю­бые измеряемые величины начинают переводиться па пространственную схему. Пространственный образ ста­новится своеобразным кодом количества.

Процесс овладения способами «пространственного кодирования» информации о физических величинах и зависимостях между ними сопряжен с целым рядом трудностей. Но преодолев эти трудности, человек полу­чает эффективное средство решения самых разнообраз­ных задач. Овладение «графическим языком» приводит к перестройке умственных действий: многие трудоемкие вычислительные операции заменяются измерительными. Правда, при этом снижается точность.

«Пространственное кодирование» является специфи­ческим средством передачи информации, отличным от других видов кодирования. Здесь информация передает­ся в форме символов. Сигналами тех или иных характе­ристик процессов служат геометрические фигуры, в свойствах которых природа отображаемых процессов воспроизводится лишь условно. [Вместе с тем способ восприятия «пространственного кода» имеет много общего с восприятием изображения. Перерабатывая информацию, человек оперирует целостными простран­ственными образами. При этом появляется возможность решения сложных вычислительных задач на уровне

¹ Иногда графические изображения используются для передачи информации о пространственных величинах (например, .площади или длины). Но даже и в этих случаях они редко являются копиями последних.

318

образного мышления. Так, отображение каких-либо величин в виде элементарной столбиковой диаграммы позволяет заменить трудоемкие вычисления сравнитель­но простым глазомерным действием. При соответствую­щей тренировке человек может, визуально сравнивая элементы графического изображения, быстро и доста­точно точно определять особенности тех или иных про­цессов и характер зависимостей между ними. Графиче­ские изображения представляют собой своеобразный способ передачи в наглядной форме информации о существенных свойствах явлений, недоступных непо­средственному восприятию. Их применение особенно эффективно в тех случаях, когда человеку приходится решать задачи интерполяции или экстраполяции непре­рывных процессов [411].

Сказанное дает основание полагать, что применение графической индикации во многих случаях может слу­жить целям повышения скорости и надежности процес­сов управления в системах «человек — машина». Однако инженерная психология еще не располагает достаточ­ными знаниями о закономерностях восприятия графи­ческих изображений, их осмысления и запоминания. В этом направлении делаются лишь первые шаги.

В частности, в нашей лаборатории изучалась зави­симость времени и точности чтения графического изо­бражения скорости от способа его начертания. Как вектор, скорость механического движения характеризу­ется величиной и направлением. В существующих инди­кационных устройствах эти характеристики отобра­жаются в большинстве случаев изолированно друг от друга, что нередко приводит 'К значительным трудно­стям в работе оператора. Применение средств графики позволяет совместить информацию об обеих характери­стиках в одном сигнале. Так, скорость можно отобра­зить в виде отрезка прямой линии, длина которого соот­ветствует ее величине, а положение в пространстве — направлению. Чтобы найти оптимальный* способ подоб­ного графического изображения, необходимо знать воз­можности визуальной оценки длины и положения прямых линий, т. е. измерительной функции зрительного анализатора.

Исследование точности оценки величины скорости по ее графическому изображению было проведено В. Е. Бу-

319

Шуровой [37]. В первой серии ее ошытов испытуемым в случайной .последовательности предъявлялись горизон­тально расположенные отрезки прямой, имеющие длину 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 и 50 мм, на расстоянии 500 мм

от глаз К В левой части каж-

„j —. дого отрезка была отмечена

. Ь_ 'масштабная единица, рав-

ная 10 мм, и цифрами обо-

_ J_... L— . значен масштаб (рис. 66,а).

__ От испытуемого требовалось

-назвать величину отобра- _ __ желной скорости. Как пока-

_ » ^ зали эксперименты, при

2 оценке скорости, изображен-

. _н0«₁ сплошное линией, до-

«.-.- . -_ . пускаются значительные

'ошибки. При этом с увели­чением длины линии увели-_{чиваются и} ошибки. Воз-Рис. 66 Виды векторных изо- растает также и длитель-сражении скорости (по Бушу- ^г

ровой). ность латентного периода

сенсоречевой реакции.

Длина векторного изображения, мм 1Г> 20 25 30 35 40 45 50 Средняя величина ошибки в долях

масштабной единицы 0,3 0,1 0,2, 0,4 0,С 0,75 0,8 0,95

Латентный период сенсоречевой

реакции, сек 1,38 1,23 1,20 1,82 2,42 2,G2 3,G2 4.G7

Длительность латентното периода зависит от мас­штаба изображения, т. е. от цепы деления. В экспери­ментах использовались масштабы: 25, 100, 200, 250, 300, 400, 500, 700 км/час в 1 см. По возрастанию латентното периода сенсоречевой реакции они располагаются в сле­дующем /порядке: 100, 500, 300, 400, 200, .45, 250, 700.

Определяя величину скорости по ее графическому изображению, человек решает две основные задачи: гла­зомерное деление длины линии на отрезки, равные мас­штабной единице, и умножение полученного числа на цену деления. Как показали эксперименты, большинство ошибок возникает при решении задачи глазомерного

¹ Изображения появлялись на экране ЭЛТ в условиях обрат­ного контраста.

320

деления. Поэтому дальнейшее исследование пошло по пути поисков такого изображения вектора, которое упростило £?ы глазомерную задачу. Было предложено использовать штриховую линию, в которой длина каж­дого из штрихов равна масштабной единице (рис. 66,6). В этом случае для определения скорости испытуемый должен был подсчитать количество штрихов и умно­жить полученное число на вдну деления. Точность оцен­ки скорости по «штриховому изображению» увеличилась в среднем более чем в три раза; однако латентный пе­риод по!Чти не изменился.

Глазомерные Ъшибжи здесь возникают только при оценке последнего штриха, если он короче масштабной единицы. При этом наиболее точно оценивается штрих, длина которого составляет ^XU масштабной единицы. За­тем следуют штрихи в 7г, ²/₃ й ³Д масштабной единицы.

Чтобы упростить операцию счета, в изображение вектора был внесен еще один признак — группировка штрихов (рис. 66,в). Эксперименты показали, что точ­ность оценки в этом случае значительно увеличивается, и вместе с тем сокращается латентный период сенсорече-вой реакции. В экспериментах попользовались графиче­ские изображения с группировкой штрихов но 2, 3, 4 и 5. Первые три способа группировки увеличивают точность оценки примерно одинаково'. Группировка но 5 приво­дит к увеличению точности, но меньшему.

Группировка упрощала задачу не только счета, но и глазомерного определения длины последнего короткого штриха. Это объясняется, по-видимому, тем, что в гра­фическом изображении появляются новые элементы, с которыми может сравниваться короткий штрих (рас­стояния между штрихами и между группами). Точность оценки короткого штриха зависит от отношения его .дли­ны к числу элементов в группе. При группировке по два и по четыре точнее определяются штрихи, имею­щие длину у₄ и 72, а при группе по три — ¹/з мас­штабной единицы.

При переходе от «сплошного» изображения вектора к «штриховому» деятельность человека перестраивается. Анализ отчетов испытуемых показал, что если в первом

¹ В экспериментах этой серии использовались векторные изо­бражения длиной до 100 мм.

21—2286

321

случае процесс чтения складывается из двух фаз¹, то во втором — из четырех. На первой фазе оценивается об­щее количество штрихов («(прикидывается» общая дли­на линии), на второй испытуемый решает специальную задачу оценки короткого штриха, если он имеется. На третьей вновь, уже окончательно, оценивается общая длина отрезка. Наконец, па последней фазе испытуемый умножает число штрихов на цену деления, т. е. «пере­водит длину в скорость» в соответствии с 'масштабом. Если вектор состоит из одного-двух штрихов, то третья, контрольная, фаза выпадает.

Как уже отмечалось, наиболее трудным моментом в этом процессе является глазомерная оценка короткого штриха. Чтобы упростить глазомерную задачу, в после­дующих сериях экспериментов применялись изображе­ния, в которых каждый штрих был разделен на части (рис. 66,г). Установлено, что дробление штрихов сущест­венно повышает точность и сокращает время чтения гра­фического изображения скорости. Особенно явственно это проявляется при определении длины короткого штриха. Каких-либо значимых различий по показателям точности и времени восприятия между разными спосо­бами дробления векторного изображения (на 2, 3, 4 и 5 частей) в экспериментах Бушуровой не обнаружено.

Из экспериментальных данных следует, что дробле­ние линии и группировка ее элементов обеспечивают оит/имальные условия для сенсорного анализа и синтеза в процессе решения задач измерения. По-видимому, этот принцип (дробления и группировки) целесообразно использовать и при разработке других видов графиче­ской индикации.

В исследовании М. А. Дмитриевой изучалась точ­ность оценки положения векторного изображения, т. е. направления скорости. Было установлено, что при глазомерной оценке направления могут допускаться значительные ошибки (до 15—20°). Однако используя специальные приспособления, эти ошибки можно умень­шить. Таким приспособлением может быть накладывае-' мый на экран индикатора прозрачный вращающийся

¹ Можно предполагать, что более детальный анализ глазомер­ного действия позволит выявить 'некоторые дополнительные фазы. Но пока мы можем говорить лишь о двух: глазомерное деление от­резка и вычисление.

322

диск, разграфленный параллельными линиями. Вращая диск, оператор устанавливает его таким образом, что­бы оцениваемый вектор оказался параллельным этим линиям, а затем считывает показания по делениям, нане­сенным о о окружности экрана. В э капер им ентах Дмит­риевой использовался светящийся матовый экран диа­метром 500 мм, на котором в случайном порядке были нанесены векторные изображения различной длины и направления. Расстояние между параллельными линия­ми на вспомогательном диске в разных сериях опыта изменялось (15, 25 и 50 мм). Результаты экспериментов приведены в табл. 16.

ТАБЛИЦА 16

Точность оценки направления скорости с помощью

диска, разграфленного параллельными линиями

(па Дмитриевой)

Серия опыта	Расстояние между параллельными лини­ями, мм	Средняя ошибка, т	а2	а	За
I II III	15 25 50	1°02' 1°12' Г 24'	1,79 2,20 3,10	1°22' 1°29' Г45'	4°07' 4° 26' 5° 15'

Таким образом, использование вспомогательного приспособления значительно повышает точность оценки направления, вектора.

Дмитриева установила также, что точность оценки зависит от длины вектора и его расстояния до ближай­шей из параллельных линий. Чем больше длина и чем короче расстояние, тем точнее оценивается направление.

Наконец, Дмитриева показала, что в процессе трени­ровки формируется навык оценки направления. Важным компонентом этого навьика является система контроль­ных глазомерных действий.

Обращает на себя внимание тот факт, что лица, вла­деющие графическими навыками, оценивают направле­ние линий более точно, чем все остальные. Это вполне согласуется с данными В. И. Киреенко [147], который показал, что оценка отклонений прямых линий от гори­зонтали и вертикали, даваемая художниками, примерно в 3—4 раза точнее, чем оценка, даваемая случайно вы­бранными лицами.

21*

323

Из этих фактов можно заключить, что важнейшей составной частью обучения операторов должна быть графическая подготовка_f поскольку она является наибо­лее важным средством развития восприятия пространст­ва и пространственных представлений. Этот вывод отно­сится к отер агорам, работающим не только с графиче­ской, по и с другими видами визуальной индикации. Л. С. Елисеев, В. А. Попив, Ю. А. Розанов, Т. В. Сажина и М. М. Сильвестров изучали возможности использова­ния графических образов в индикаторах рассогласова­ния [109]. В их экспериментах на экране электронно-лу­чевой трубки при появлении рассогласования возникал светящийся равнобедренный треугольник. Его основание перемещалось относительно вершины влево или вправо в соответствии со знаком рассогласования и на величи­ну, пропорциональную рассогласованию. Оператор опре­делял производную рассогласования по скорости изме­нения площади светящегося треугольника, а также по скорости перемещения и увеличения длины его основа­ния (рис. 67,а).

В другом варианте па экране появлялся параболиче­ский сегмент, основание которого смещалось относитель­но вершины параболы пропорционально рассогласова­нию и в соответствии с его знаком, при этом длина осно­вания была пропорциональна квадратному корню из ве­личины рассогласования, а скорость изменения длины основания пропорциональна старости изменения рассо­гласования (рис. 67.,б).

Для сравнения с предложенными вариантами исполь­зовался также стрелочный индикатор.

Эксперименты показали, что по характеристике гра­фического образа человек может достаточно точно и быстро оценить величину и знак рассогласования, а так­же скорость его изменения.

Качество управления в этом случае было выше, чем управления по показаниям стрелочного прибора, хотя по стрелочному прибору можно определить рассогласова­ние с большей точностью.

Из сравниваемых вариантов графических изображе­ний лучшим (по показателям скорости и точности вос­приятия, а также по качеству управления) оказался второй.

324

Приведенные примеры касаются лишь очень част­ных случаев, в которых возможно применение графиче­ских изображений. Работы в этом направлении еще только начинаются. Однако полученные результаты по­зволяют предполагать, что графическая индикация мо-

Рнс. 67. Изображения сигнала рассогласо­вания на индикаторах (по Елисееву, Попо­ву, Розанову, Сильвсстрову и Сажиной):

а с помощью треугольника; б — с помощью па­раболического сегмента.

жет быть использована и в более сложных ситуациях, например для комплексного отображения ряда пара­метров управляемого объекта.

Цветовое кодирование. Многие авторы, изучавшие вопрос об оптимальных средствах индикации, подчерки­вают эффективность цветового кодирования, т. е. исполь­зования цвета в качестве алфавита сигнала. В этой свя­зи остановимся на проблеме цветового зрения.

В психологии и физиологии существует несколько теорий (а точнее, гипотез) цветового зрения. Наиболь­шее распространение получила так называемая трех-компонентная теория, впервые сформулированная М. В. Ломоносовым. Согласно ей в сетчатке глаза име­ются три различных типа чувствительных элементов, каждый из которых реагирует лишь на один из трех

325

основных цветов. Ощущения всех остальных цветов воз­никают в результате совместной деятельности этих эле-, ментов. По мнению одних авторов (Юнг, Гельмгольц, Адаме, Мюллер), одни элементы реагируют на .крас­ный, вторые на- зеленый и третьи на фиолетовый цве­та. Другие считают, что цветочувствительные элементы реагируют одни на красный, вторые на зеленый и третьи на синий цвета (Ломоносов, Лазарев, Кравков, Лэдд-Франклин).

Близко к ним 'примыкает также полихроматическая теория, утверждающая, что в сетчатке глаза существует более трех типов цветоразличающих элементов. Так, по мнению Гранита, одна группа рецепторов («домина-торы») возбуждается белым^х светом, другие группы («модуляторы»)—оранжевым (600 ммк), желтым (580 ммк), зеленым (520 ммк), голубовато-зеленым (500ммк), голубым (460ммк) и индиго-синим (430ммк).

Все эти 'концепции исходят из признания того, что в сетчатке существуют анатомически разделенные цвето-различительные аппараты.

С иных позиций к анализу природы цветового зрения пытался подойти Геринг. Он утверждал, что одни и те же элементы приспособлены для различения контраст­ных цветов (красного и зеленого, синего и желтого, чер­ного и белого). Одни цвета связаны с процессами рас­пада (диссимиляции) цветочувствительного вещества сетчатки под воздействием электромагнитные волн, дру­гие— с процессами его восстановления (ассимиляции). Таким образом, Геринг пытался выйти за пределы мор­фологического объяснения механизмов цветового зрения и ставил вопрос об их функциональной природе.

В более поздних исследованиях было выяснено, что в формировании ощущений цвета существенную роль играет динамика основных нервных процессов: возбуж­дения и торможения. Так, Де-Валуа показал, что рецеп-торная клетка отвечает на воздействие красным цветом усилением импульсации, на прекращение — ослаблением. Эта же клетка на воздействие зеленым цветом отвечает торможением, а на прекращение — усилением им-пулысадии.

По-видимому, в объяснении природы цветового зре­ния нельзя ограничиваться морфологическим подходом, не анализируя тех -процессов, которые развертываются

326

в нервной системе. При этом особенно "важно (подчерк­нуть необходимость изучения 'процессов не только в ре­цепторах, но также в проводящих путях и в корковом звене зрительного анализатора.

Основными характеристиками хроматических объ­ектов являются цветовой тон, светлота и насыщенность. Если иметь в виду 'все эти три характеристики, то чело­век способен различать огромное число цветов (тю мне­нию некоторых авторов, до 300 000 [441]). Изменения цветности особенно хорошо различаются в четырех областях спектра: зелено-голубой (495 ммк), оранжево-желтой (683 ммк), оранжево-красной (637 ммк) и сипе-, фиолетовой (443 ммк).

Однако такая высокая способность к различению об­наруживается лишь в том случае, когда человек одно­временно воспринимает несколько цветов, а следова­тельно, может их сравнивать. Число опознаваемых цве­тов, предъявляемых изолированно¹, значительно меньше. Как отмечалось в гл. 3, человек мо-жет точно идентифи­цировать не более 10—12 цветовых тонов. С наибольшей точностью опознаются фиолетовый (430 ммк), голубой (476 ммк), зеленый (494, 504, 515 ммк), желтый (536, 532 ммк), красный (596, 610, 642 ммк) цвета. Поскольку в системах, использующих цветовое кодирование, чело­век часто должен решать задачи идентификации, имен­но эти цветовые тона можно рекомендовать как наибо­лее эффективные. Если в системах цветового кодирова­ния сигналы изменяются не только по цветовому тону, но также по светлоте и насыщенности, то общее число точно опознаваемых цветов может быть увеличено в не­сколько раз.

При разработке цветового кода необходимо учиты­вать закономерности цветового зрения и те условия, в которых оно осуществляется. Известно, что видимый цвет предметов зависит от их освещения. Натуральный цвет обнаруживается только при белом (дневном) осве­щении, но он меняется, если освещение хроматическое табл. 17). Различимость цветов зависит также от ин­тенсивности освещения. При слабом освещении теплые тона сдвигаются в сторону красных, холодные — в сто­рону зелено-голубых. В условиях сумеречного зрения цвет перестает быть видимым (за исключением голу­бого).

327

Зависимость видимого цвета от освещения

ТАБЛИЦА 17

• Цвет		Цвет	освещения
объекта	красный 1	голубой	зеленый	желтый
Белый	Светло-розовый	Светло-голубой	Светло-зеленый	Светло-желтый
Черный	Краснозато-черный	Сине-черный	Зеленовато-черный	Оранжево-черный
Красный	Сверкающий крас­ный	Темный голубовато-красный	Желтовато-красный	Ярко-красный
Голубой	Красновато-голубой	Ярко-голубой	Зеленовато-голубой	Светлый красновато-голубой
Синий	Темный красновато-фиолетовый	Сверкающий голубой	Темный зеленовато-голубой	Светлый красновато-фиолетовый
Желтый	1 Красно-оранжевый	Светлый красновато-коричневый	Светлый зеленовато-желтый	Сверкающий светло-оранжевый
Коричневый	Коричнево-красный	Синевато-коричневый	Темный оливково-ко-ричневый	Коричневато-оранжевый

Видимый цвет предмета изменяется с изменением дистанции наблюдения. На предельно далеком расстоя­нии хроматические объекты воспринимаются часто как ахроматические (порог ахроматического видения хрома­тического цвета). Желтые и голубовато-желтые кажутся белыми, а синий и красный — черными (А. И. Зотов [138], Б. Н. Компанейский [152]).

При приближении 'монохроматического объекта чело­век начинает видеть не один, а несколько сменяющих друг друга, «ли «'просвечивающихся» один через дру­гой, цветов (порог полихроматического ;мерцания цвета). По мере дальнейшего (приближения один из цветов, дей­ствительный цвет 'предмета, становится сначала домини­рующим среди других, а затем и единственным (inopor адекватного отражения цвета).

Аналогичная динамика изменения цветового тона сиг­налов 'происходит при их (перемещении от '.периферии к центру 'поля зрения. Сигналы, находящиеся на пери­ферии, 'кажутся ахроматическими. Ощущение цвета по­является при их приближении к центру [по 379].

При восприятии предметов под малым углом зре­ния (10—20') наблюдается «стягивание» цветов к двум точкам: теплых — к красному, холодных — к голубому.

В экспериментах Хэлси, Куртиса и Фарнворта [441] изучались пространственные пороги обнаружения •источников света, расположенных на поверхности воды, Они установили, что флуоресцентный свет, особенно ра­дужный желтый и огненный оранжевый, обнаруживает­ся на наиболее далеком расстоянии (4 200 и 3 900 ж). Красный и желтовато-зеленый обнаруживается на ди­станции около 3 000 м. Отмечено, что порог обнаруже­ния определяется не столько цветовым тоном, сколько интенсивностью источника и особенно насыщенностью цвета. С увеличением дистанции, а также уменьшением интенсивности источника света в восприятии его цвета наблюдается та же тенденция, что и в восприятии окра­шенных объектов, а именно оранжево-красные тона «сдвигаются» в сторону красных, желто-зеленые — в сто­рону зеленых, голубо-синие — в сторону или зеленых, или синих.

Точность различения цвета объекта зависит от вели­чины окрашенной поверхности. В общем, чем больше поверхность, тем точнее распознается цвет. На малых

329

поверхностях лучше различаются чистые, особенно теп­лые, тона. Вместе с тем цвет оказывает влияние на вос­приятие" величины объекта/ Это было экспериментально показано Р. А/ Каничевой [144]. Следовательно, поль­зуясь цветом, можно изменять впечатление видимой ве­личины, т. е. «уменьшать» или «увеличивать» предметы.

Согласно экспериментальным данным цвет влияет также на восприятие человеком времени, что, по-видимо­му, связано с особенностями «нервного кодирования» цвета (частотно-импульсный код). Как показал А. Тер-стенья'К, желтый и коричневый тона, воздействуя на глаз, приводят .к недооценке текущего времени, а 'крас­ный, зеленый, синий и особенно серый — к переоценке [489]. Значит, с помощью цветовой динамики можно управлять и субъективным отражением текущего вре­мени.

Восприятие цвета зависит от его контраста по отно­шению к фону, на котором он находится. Общая зако­номерность состоит в том, что цвета под влиянием контраста изменяются в сторону цвета, дополнительного к цвету фона. Правда, эта закономерность отчетливо проявляется лишь в отношении четырех участков спектра (460, 500, 510 и 570 ммк). Для всех прочих контрастные цвета несколько сдвинуты в сторону фио­летового и 'красного участков спектра. Холодные тона дают более заметный контраст, чем теплые.

Аналогичным образом цветоощущения изменяются и под влиянием последовательного контраста (изменение цветоощущения под влиянием предшествующего цвето­вого раздражителя).

Общим основанием цветового контраста является ин­дукция нервных процессов ¹.

В исследовании Престона, Шваикля и Тинкера [по 441] изучалась четкость восприятия печатного мате­риала в зависимости от отношения его вдета к цвету фона. Показателем четкости служила дистанция, на ко­торой человек мог прочесть этот материал. Авторы.рас­положили исследованные комбинации.в следующем по­рядке (по уменьшению четкости): 1) синий на белом,

¹ Как 'показал Де-Валуа, под влиянием цветового контраста из­меняется число нервных импульсов, возникающих при '.воздействии цвета.

330

2) черный на желтом, 3) зеленый на белом, 4) черный на белом, 5) зеленый на красном, 6) красный на жел­том, 7) красный на белом, 8) оранжевый на черном, 9) черный на пурпуровом, 10) оранжевый на белом, 11) красный на зеленом.

Решая задачи цветового кодирования, надо иметь в виду еще и то, что различные цвета оказывают разные действия на чувствительность зрительного анализатора. Так, после за света красным цветом темповая адаптация наступает быстрее, 'чем после заевета белым, синим или зеленым. Вместе с тем зрительная работа (после адапта­ции к красному (а также синему) выполняется хуже, чем после адаптации к желтому, белому или зеленому. Наиболее высокое сенсибилизирующее воздействие на чувствительность глаза оказывают средневолновые участки спектра (оранжевый — желтый — зеленый). Эти участки являются и наименее утомляющими глаз: Как показал Степанов, при чтении желто-оранжевых и зе­леных знаков, высвечиваемых на экране ЭЛТ, глаз меньше утомляется, чем при чтении ахроматических знаков; вместе с тем повышается скорость и точность чтения. По его данным, зеленый цвет дает несколько лучшие результаты, чем оранжево-желтый.

Наконец, нужно отметить, что чувствительность глаза к разным участкам спектра по-разному изменяется под воздействием (побочных раздражителей. При этом одно и то же воздействие дает 'противоположные эффекты в отношении чувствительности к зелено-синей части спектра, с одной стороны, и оранжево-красной—с дру­гой. Так, 1при действии звуков чувствительность к зеле­ному и синему цветам (а также границы поля зрения для них) увеличивается, а чувствительность к оранжево­му и красному снижается. То же отмечается при воздей­ствии температурных раздражителей и запахов (С. В. Кравков [161]).

Наиболее широко цветовое кодирование .применяется для передачи сигналов об опасности. По международно­му стандарту, принятому на основании договора в Ми­лане (1955 г.) -и Лондоне (1957 г.), сигналами опасности являются теплые тона, безопасности — холодные. При этом степень опасности обозначается разным цветом. Красный — требование остановки действий, оранже­вый— предупреждение о серьезной опасности, желтый —

331

сигнал «Внимание! Осторожно!», зеленый — отсутствие опасности, голубой — предупреждение о том, чтобы че­ловек не начинал действия.

Часто цвет служит также для обозначения принад­лежности объектов к той или иной катег-ории, для отме­ток критических точек на шкалах приборов, для переда­чи информации о том, работает машина или нет, и т. д.

Во всех перечисленных случаях цветовые сигналы используются главным образом для контрольного 'чте­ния. Между тем, исходя из больших возможностей чело­века б цветоразличении, можно ожидать, что цветовое кодирование окажется эффективным и в тех случаях, где требуется качественное чтение индикаторов. Целесооб­разно, например, использовать изменение насыщенности цветового сигнала для передачи информации о направ­лении изменений регулируемых процессов. Иногда цвет может применяться не только в качестве кода, но так­же и как средство изображения некоторых свойств объ­ектов.

В заключение отметим, что цвет оказывает воздейст­вие на общее состояние человека. С его помощью можно создать определенный «эмоциональный фон», повлияв тем самым на уровень работоспособности, можно «ней­трализовать» ощущение жары или холода, «снять» на­пряженность или чувство монотонности и т. д.

В этой связи возникает целый комплекс вопросов, касающихся оформления рабочих мест и интерьеров ра­бочих помещений. Их решение предполагает совместную работу психологов и художников-конструкторов.

Восприятие речевых сообщений. Одним из наиболее эффективных средств передачи информации человеку является речь.

Вопрос о характеристиках речевых сигналов прежде всего возникает при разработке аппаратуры, предназна­ченной для передачи информации от человека к челове­ку. Однако этим его значение не ограничивается. В связи с развитием синтетической телефонии открываются воз­можности использования речевых сигналов также при обмене информацией между человеком и машиной.

Проблема речи является одной из основных проблем психологии. Она выступает в той иди иной форме при изучении почти любого психического явления. В психо­логии накоплены многочисленные данные, свцдетельст-

332

вующие о весьма существенной роли речи в развитии сенсорных Процессов, памяти, умственных действий, двигательных навыков, свойств личности, в формирова­нии коллектива и т. д. Все эти данные представляют определенный интерес и для решения многих инженерно-психологических задач.

Как .показывают многочисленные исследования, рече-мыслительиые процессы так или иначе включаются в операции приема и переработки информации, в какой бы форме она ни передавалась. Они являются неизбеж­ным компонентом декодирования и запоминания сигна­лов любой модальности, играют ведущую роль в актах трансформации и систематизации получаемых сигналов, оценки ситуаций, принятия решений и 'в по­строении управляющих действий.

Важно также отметить, что изучение законов по­строения речевых сообщений может быть весьма полез­ным для разработки общих принципов кодирования ин­формации. Основа, на которой строятся эти сообщения, т. е. язык, сформировавшийся в процессе длительного развития человечества, во многих отношениях является образцовым кодом.

Рассматривая средства сигнализации в связи с проб­лемой речи, мы ограничимся лишь одним ее аспектом — вопросом о восприятии речевых сообщений. Но даже и этот вопрос интересует пас сейчас не в полном объеме. Мы остановимся главным образом па эксперименталь­ных данных, полученных при изучении зависимостей вос­приятия речевых сообщений от их акустических, частич­но лексических и грамматических характеристик. По­скольку речевые сообщения очень часто передаются на фоне тех или иных помех, очень важно рассмотреть воз­можности их приема в этих условиях.

Изучение характеристик восприятия речевых сообще­ний важно для решения по крайней мере двух инженер­но-психологических задач: для определения принципов разработки аппаратуры, предназначенной для передачи речевых сообщений, и для выявления принципов органи­зации речевых сообщений. Излагаемые данные связаны именно с этими задачами.

Основными акустическими параметрами речевого сигнала являются интенсивность, частота, спектр (со­став гармоник) и длительность. Субъективно они отра-

333

жаются как громкость, высота, качество' и длитель­ ность. /

По данным Дж. К- Р. Ликлайдера и Дж. А. Милле­ра [406], средняя мощность речи равна примерно 10— 20 мквт. При громком разговоре она достигает 1 000 мквт, при слабом шепоте падает до 0,001 мквт. Интервал изменений интенсивности речевых звуков со­ставляет примерно 60 Об. Интенсивность гласных зву­ков значительно больше, чем согласных.

Предельная величина тиковых уровней речевых сиг­налов (а также и шума) в среднем равна 134 дб. Опти­мальным динамическим диапазоном считается интервал от 60 до 90 дб.

Каждый речевой звук является сложным. Он вклю­чает ряд обертонов, находящихся в гармоническом от­ношении к основному тону (гармоник). Некоторые гар­моники имеют наибольшую амплитуду. Они называются формантами. По мнению большинства исследователей, каждый гласный звук обладает двумя формантами, занимающими свое особое положение в спектре. Так, в звуке а форманты расположены: одна в районе 800, другая в районе 1 200 гц. В звуке и одна форманта на­ходится в области низкочастотных звуков (300 гц), дру­гая— высокочастотных (около 3 000 гц) и т. д. Вопрос о количестве формант в согласных звуках пока еще остается невыясненным. Некоторые согласные звуки (шумные) обладают сплошным спектром (обертоны за­нимают /почти все полосы слышимых частот). Спектры согласных м, л и и близки к спектру гласных.

Различение спектра каждого звука, 'прежде всего его формант, является необходимым условием восприятия и понимания речи. Именно благодаря различению спектра человек опознает речевые звуки независима от того, ка­ким голосом 'и с какой громкостью они произносятся.

Некоторые из существующих систем передачи рече­вой информации обладают сравнительно небольшой по­лосой пропускаемых частот (меньшей, чем полоса частот речевых звуков). Возникает вопрос о том, как влияет срезание частот на разборчивость речи. Этот вопрос си­стематически изучался Н. Р. Френчем и Дж. С. Стейн-бергом. Они установили, что фильтры верхних и ниж­них частот дают различные эффекты (рис. 68). Если фильтр верхних частот пропускает только те компонен-

334

ты звуков р^чи, частота которых выше 6 000 гц, то че­ловек не разбирает ни одного слова. Когда же про­пускаются частоты, начиная с 3 000г^,то разборчивость повышается д6_ч30%. Если же фильтр пропускает частоты от 1 000 гц и вЦше, то она достигает 90%- При срезании (фильтром нижних частот) частот выше 1 000 гц раз-

100 ш

v«> Г

§ Г К B0V

I Г

^ г

* 0[ ^