СВМБМ

Пространственные характеристики зрительного анализатора

определяются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их расположением в пространстве. К этим характеристикам относят:

−разрешающую способность (остроту зрения);

−поле зрения; Разрешающая способность, или острота зрения, характеризуется

минимальным углом, при котором возможно отдельное различение двух соседних точек. Этот угол называется порогом остроты зрения α υ .

Для нормального зрения порог остроты зрения равен 1 угловая минута

(1’). Рекомендуемое значение α υ р в расчетах выбирают равным 2’ –

3’. Угол зрения (α υ эм ),необходимый для надежной идентификации информационной модели, зависит от ее сложности, оцениваемой

… 27’.

Для количественной оценки остроты зрения воспользуемся рис. 2.4 и выражением вида:

Рис. 2.4. Пояснение разрешающей способности Рассмотрим простой практический пример измерения разрешающей

способности в электронно-лучевых трубках. Метод измерения разрешающей способности с помощью сужающегося растра показан на рис.2.5.

a) б)

Рис.2.5. а) Растр из N линий, б) сужающийся растр. Разрешение равно(N /∆x),мм

Известное число определенным образом генерируемых строк ( N световых линий) подается для визуализации на электронно-лучевую трубку (ЭЛТ). Затем расстояние между линиями уменьшают до момента их слияния, как показано на рис.2.5. После этого высота такого сужающегося растра ∆x соизмеряется с количеством линий в нем, что в конечном итоге дает разрешение дисплея. Такой метод измерения достаточно прост и дешев и является широко распространенным.

Поле зрения определяется при фиксированном взгляде как область пространства, в пределах которого возможна проекция изображения на сетчатую оболочку глаза. Оно зависит от возможностей оптической системы глаза, площади и характера распределения фоторецепторов, выступающих частей лица.

Все поле зрения можно условно разбить на три следующие зоны:

−зона центрального зрения (размером приблизительно 4…70), соответствует желтому пятну сетчатой оболочки, где возможно наиболее четкое различение деталей;

−зона ясного зрения ограничена угловыми размерами 16…200 по горизонтали и 12…150 по вертикали, где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различения мелких деталей. В соответствии с этим в телевидении выбраны рекомендуемые расстояния до наблюдателя

Восприятие буквенно-цифровой информации при фиксированном положении оператора предусматривает движение глаза по строке текста, что позволяет увеличить угловой размер информационного поля по горизонтали до 500 . Формат ИП буквенно-цифровых СОИ часто выбирают равным 5:3.

Угол между перпендикуляром, опущенным из центра глаза на поверхность наблюдения, и линией, соединяющей центр глаза с наблюдаемой точкой, называют углом наблюдения. С его увеличением острота зрения падает также из-за того, что излучение большинства индикаторов имеет направленный характер, максимум интенсивности которого совпадает с нормалью к плоскости излучателя. Максимальное значение угла наблюдения, при котором обеспечивается считывание информации с индикатора, называют углом обзора.

К основным временным характеристикам зрительного анализатора относят следующие:

− Латентный период зрительной реакции - интервал времени между моментом подачи сигнала и началом ответной реакции (возникновением ощущения). Это время зависит от интенсивности сигнала (чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), сложности работы оператора, функционального состояния анализатора, возраста и других индивидуальных особенностей человека. В среднем же для большинства людей латентный период зрительной реакции составляет

160…240 мс.

− Критическая частота мельканий fКЧМ - минимальная частота, при которой глаз перестает воспринимать мелькание прерывистого светящегося изображения. Критическая частота мельканий возрастает с увеличением яркости и угловых размеров мерцающих элементов. Для изображений с яркостью до нескольких сотен кандел на м2 критическую частоту мельканий принимают равной примерно 50 Гц.

где Lυ (t) - закон изменения яркости в интервале времени свечения элемента (t2 − t1 ) ; T - период повторения мерцания элемента.

чувствительности зрительного анализатора при изменении яркости объекта наблюдения. Величина времени темновой адаптации (переход от света к темноте) может составлять десятки, а световой (переход от темноты к свету) - единицы минут.

После прекращения действия светового раздражителя глаз

выделения полезных сигналов из шума. С увеличением инерции растет разрешающая способность глаза, а с увеличением яркости уменьшается время инерции и острота зрения. Инерция зрения равна 0.1…0.2 с для центрального и 0.1…0.32 с для периферического зрения. Если возникает необходимость в последовательном реагировании оператора на дискретно появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть больше времени сохранения ощущения.

Пропускную способность оператора (ПСО) оценивают количеством информации, воспринимаемой оператором за единицу времени. При опознавании букв и цифр ПСО равна 50…55 бит/с, при чтении30…40 бит/с, при сложении двух однозначных цифр - 12 бит/с.

Для случая считывания информации при равновероятном законе

где T - время отображения; n - число правильно опознанных

символов; N - длина алфавита (число символов для СОИ).

Эргономические характеристики систем отображения информации.

Эффективность восприятия информации зависит от следующего:

−типа символов;

−их формы и угловых размеров;

−уровня яркости и контрастности между изображением и фоном;

−цвета воспроизводимых условных знаков;

−уровня внешней освещенности;

−величины углов обзора и расстояния до лицевых панелей.

Для оценки качества отображения информации используют

интегральную характеристику, которая носит название «читаемость». Последняя величина оценивается по скорости и точности различения, опознания и интерпретации показателей. Читаемость элементов СОИ зависит от правильной разработки отдельных деталей.

Так, важнейшим является выбор алфавита символов, используемых в качестве кодов: геометрических фигур, букв, цифр, знаков. Форма символов влияет на скорость и точность опознания.

На практике применяется достаточно большое количество типов шрифтов цифр. Остановимся на некоторых типах шрифтов цифр. Так,

наклонные линии в знаках расположены под углом в 450 (рис. 2.6б). Из всех шрифтов лучшими по опознанию являются цифры Слейта (рис. 2.6а).

контрастности символов с фоном. При воспроизведении белых цифр на черном фоне толщину линии рекомендуется принимать равной 1/10 высоты цифр, при воспроизведении черных цифр на белом фоне толщину линий выбирают равной 1/6 высоты цифр. Ширина цифр должна составлять 2/3 высоты. Высокие, узкие цифры опознаются лучше при слабом освещении. Размеры знаков должны соответствовать расстоянию до наблюдателя.

В зависимости от расстояния зрительного восприятия L высоту знака h выбирают на основе следующего неравенства:

размеров символов, световых характеристик, сложности индицируемых знаков. Чем сложнее символ, тем больше времени требуется для его опознания. Для оптимального опознания знаков простой сложности

число ошибок возрастают.

При небольшой разнице в яркости знака и фона знак воспринимается в виде пятна. Этот этап опознавания знака носит

название обнаружения. Обнаружение – это такая стадия восприятия, на которой оператор выделяет объект из фона, устанавливая лишь наличие сигнала в поле зрения без оценки его формы и признаков.

Различение - стадия восприятия, на которой оператор способен выделить детали, признаки объекта (или раздельно воспринимать два объекта, стоящих рядом).

Идентификация - стадия восприятия, на которой оператор отождествляет объект с эталоном, хранящимся в памяти (или отождествляет два одновременно воспринимаемых объекта).

На стадии опознания оператор выделяет существенные признаки

различением. Если же разница в яркостях такова, что глаз различает существеннее признаки, то это опознание.

Для воспринимаемых на ЭЛТ знаков с угловыми размерами 35′...40′ , величину контраста рекомендуют принимать в пределах от 0.65 до 0.8; для знаков меньших размеров - от 0.7 до 0.9. Оптимальной является величина контраста, лежащая в пределах 0.85…0.9 и рекомендуемая при длительной работе оператора. При небольшой длительности работы, когда требуется небольшая четкость изображения, используют контраст >0.9.

В затемненном помещении норма яркости экрана составляет 25…65 кд/м2. Для различения мелких деталей изображения яркость должна быть не менее 100 кд/м2.

Рекомендуемый уровень яркости свечения в кд/м2 при внешней освещенности в 200 лк приведен в таблице.

Для наилучшего различения отображаемых символов применяют цветовое кодирование. Оптимальным цветом считается желто-зеленый, наиболее простым - белый. Эти цвета и рекомендуются для применения в СОИ.

Цветовое кодирование используют также для воспроизведения сигналов опасности. Степень опасности обозначают разным цветом: красным - остановка, прекращение работы оборудования, оранжевым - предупреждение.

Компьютерные шрифты.

Остановимся кратко на основных характеристиках и свойствах шрифтов, широко используемых в компьютерах. Часто шрифты называют «фонтами» - от английского слова font.

Набор шрифтов одинакового рисунка называют гарнитурой. Различают следующие гарнитуры шрифтов:

−с засечками (Serif) - у каждой буквы наверху имеются маленькие горизонтальные «перекладинки» - засечки (например: гарнитуры «Таймс» и «Антиква»);

−рубленные без засечек (Sans Serif),(например: гарнитуры «Гельветика» и «Прагматика»);

−рукописные (Script, гарнитуры Жихарева);

−декоративные;

Еще один существенный параметр, по которому различаются шрифты – это ширина. Различают моноширинные и пропорциональные шрифты. В моноширинных шрифтах все буквы, знаки и пробел имеют одинаковую ширину, как на пишущей машинке. В пропорциональных все буквы имеют различную ширину, что выглядит на печати намного симпатичнее, но, в отличие от первых, в них не удается выровнять колонки таблицы пробелами.

Кроме того, в каждой гарнитуре должно быть не менее четырех начертаний, а именно:

−простое (Normal);

−наклонное (курсив - Italic);

−полужирное (Bold);

− полужирный курсив (Bold and Italic).

Имеется также подчеркнутое (Underlined) начертание, а также капительное (когда строчные буквы несколько увеличены по отношению

кзаглавным и имеют с ними одинаковое начертание). Отдельным

начертанием считаются над- и подстрочные буквы и цифры (показатели степени и индексы) - superscript и

1) Высота шрифта измеряется в пунктах (1 пункт = 1/72 доля дюйма

0.33мм). О шрифте размером 10 пунктов говорят «десятый кегль»,

такой шрифт характерен для большинства книг. Компьютерный шрифт размером 12 пунктов («12-й кегль») соответствует размеру шрифта пишущей машинки. Итак, кегль определяет размер шрифта – size.

Различают не масштабируемые и масштабируемые (True Type) шрифты.

Компьютерные шрифты для текстовых программ, работающих под DOS, относятся к не масштабируемым, т.е. для каждого кегля (размера) нужен свой файл. В таком шрифте описана каждая точка буквы, и файл шрифта представляет собой поточечное (побитовое) описание всех букв. Поэтому данный шрифт формируется с помощью так называемой «карты битов» (bitmap).

Если мы хотим обеспечить соответствие изображения на экране изображению на бумаге, то каждому принтерному «битмэповскому» шрифту должен соответствовать свой экранный шрифт, поскольку монитор и принтер – это устройства с совершенно разным разрешением. Иногда принтерный шрифт имеется, а экранный отсутствует или, наоборот, и работать невозможно. Более того, часто файлы шрифтов для матричных принтеров не подходят для лазерных или струйных принтеров и наоборот.

При достаточно широком наборе шрифтов, имея для каждого из них хотя бы по 4 – 5 кеглей (это совсем немного), да еще отдельные файлы для каждого начертания шрифта, да еще экранные шрифты, мы

экономию места на диске, чем шире у вас набор шрифтов. Файлы масштабируемых шрифтов содержат описание формы букв в виде набора прямых и кривых линий. Специальная программа-драйвер легко