2. Восприятие контраста
Видимость предметов определяется также контрастом их по отношению к фону. Различают два вида контраста: прямой (предмет темнее фона) и обратный (предмет ярче фона). Количественно величина контраста оценивается как отношение разности в яркости предмета и фона к большей яркости:
где Bф и Bп — соответственно яркость фона и предмета.
Оптимальная величина контраста считается равной 0,60 — 0,95. Работа при прямом контрасте является более благоприятной, чем работа при обратном контрасте.
Однако обеспечение требуемой величины контраста является только необходимым, но еще недостаточным условием нормальной видимости предметов. Нужно знать также, как этот контраст воспринимается в данных условиях. Для его оценки вводится понятие порогового контраста, который равен
где dBпор - пороговая разность яркости, т.е. минимальная разность яркости предмета и фона, впервые обнаруживаемая глазом.
Величина Кпор определяется дифференциальным порогом различения. Для получения оперативного порога необходимо, чтобы фактическая величина разности яркости предмета и фона была в 10—15 раз больше пороговой. Это означает также, что для нормальной видимости величина контраста, рассчитанная по формулам, должна быть больше Кпор в 10—15 раз.
Величина порогового контраста зависит от яркости и размеров предметов α. Из рисунка видно, что предметы с большими размерами видны при меньших контрастах и что с увеличением яркости уменьшается значение порогового контраста.
Большое влияние на условия видимости предметов оказывает величина внешней освещенности. Однако это влияние будет различным при работе оператора с изображениями, имеющими прямой и обратный контраст. Увеличение освещенности при прямом контрасте приводит к улучшению условий видимости (величина Кпр увеличивается), при обратном — к ухудшению видимости (величина Коб уменьшается). Эти явления можно проследить при анализе формул (4.6). При увеличении освещенности величина Кпр увеличивается, поскольку яркость фона возрастает больше, чем яркость предмета (коэффициент отражения фона больше коэффициента отражения предмета). Величина Коб при этом уменьшается, так как яркость предмета практически не меняется (предмет светится), а яркость фона увеличивается.
Рис. 4.2. Зависимость порогового контраста от яркости адаптации и размеров предметов
В ряде случаев в поле зрения оператора могут быть сигналы разной интенсивности. При этом сигналы с большей яркостью могут вызвать нежелательное состояние глаз — ослепленность. Слепящая яркость определяется размером светящейся поверхности и яркостью сигнала, а также уровнем адаптации глаза:
где ω — телесный угол, под которым оператору видна светящаяся поверхность (в стерадианах). Следовательно, для создания оптимальных условий зрительного восприятия необходимо не только обеспечить требуемую яркость и контраст сигналов, но также и равномерность распределения яркостей в поле зрения. В случаях, когда невозможно использовать для расчетов формулу (4.8), можно пользоваться данными табл. 4.3 или же необходимо обеспечить перепады яркостей не более 1 к 30.
Таблица 4.3 Значения слепящей яркости для различных уровней адаптации
Яркость поля адаптации, кд/м2 |
Яркость, дающая ощущение ослепления, кд/м2 |
Яркость поля адаптации, кд/м2 |
Яркость, дающая ощущение ослепления, кд/м2 |
3,2. 10-6 |
6,4. 10 |
3,2. 10 |
1,11. 104 |
3,2. 10-3 |
5,9. 102 |
3,2. 103 |
4,62. 104 |
3,2. 10-1 |
2,18. 103 |
15,9. 104 |
15,9. 104 |