Характеристики зрительного анализатора
Эти размеры характеризуют изюминке восприятия человеком физических качеств светового потока. самый общим критерием, по которому делают выводы о зрительном восприятии, есть критерий видимости, т. е. опознание и обнаружение зрительных сигналов на фоне помех.
В конечном счете задача определения видимости сводится к установлению контраста между фоном и объектом и определению того, превышают ли определённые значения угловых размеров и контраста порог различения. Исходя из этого предстоящее изложение выстроено по принципу установления величины какого-либо параметра описания и светового потока соответствующей характеристики зрительного анализатора, важного за его восприятие.
Восприятие интенсивности. Чувство, характеризующее световую энергию, излучаемую поверхностью, именуется видимой яркостью. В случае если поверхность равномерно рассеивает свет, то пользуются термином «освещенность».
Исходным показателем, что лежит в базе фактически всех эргономических показателей, которые связаны с восприятием яркости, есть значение порога световой чувствительности. Различают полные и относительные пороги.
По мере повышения отношения силы света объекта к его площади субъективное чувство яркости возрастает. Влияние яркости на видимость выражается в том,‘что чем выше яркость объекта если сравнивать с фоном, тем более видимым есть объект. Эта зависимость по большей части укладывается в рамки закона Вебера—Фехнера.
При больших яркостях появляется эффект ослепления, что зависит не только от безотносительной интенсивности светового потока, но и от уровня чувствительности глаза, т. е. от фона, к которому адаптирован глаз.
Громаднейшей чувствительностью владеют периферические места сетчатки, в основном верхние и носовые отделы. Исходя из этого слепящий свет особенно неприятен при прямом направлении и при попадании снизу и со стороны виска.
Рис. 1. Территория обычной световой чувствительности в ходе темновой адаптации. По оси абсцисс — время нахождения в темноте, по оси ординат — относительная плотность фильтров на адаптометре
Так, субъективные ощущения яркости определяются исходной чувствительностью глаза, зависящей от фоновой интенсивности светового потока. Связанное с этим увеличение чувствительности именуется темновой адаптацией, а понижение — световой. Благодаря адаптации человек может поддерживать нужный уровень видимости при колебании яркости между 6,36- Ю-7 кд до 1,59-106 кд.
На рис. 3.3 приведена обычная кривая темновой адаптации. Безотносительный световой порог зависит от положения изображения объекта на сетчатке. Область большой чувствительности лежит в 10—15е к виску от оптической оси глаза.
К центральной ямке и к периферии чувствительность понижается. В большинстве случаев все измерения, связанные со зрительным восприятием, выполняют при предварительной световой адаптации в яркости 10 и течение мин 1000 кд.
Восприятие светового контраста. Под контрастом понимается степень принимаемого различия между двумя яркостями, поделёнными в пространстве либо времени. Контрастная чувствительность разрешает ответить на вопрос, как объект обязан различаться по яркости (либо цвету при цветовом контрасте) от фона, дабы его было видно.
В случае если под величиной А—В осознавать разность фона и яркостей объекта, то неравенство (Л — В)/ВЕ, где Е — порог контрастной чувствительности — свидетельствует, что объект виден, а неравенство (Л — — В)/ВЕ, что его не видно. Для яркости в пределах от 1 до 1 000 кд, угловых размерах объекта, громадных 1—2°, четкой границе между сравниваемыми яркостями и ее равномерном распределении по полю величина Е.— const.
Опыт говорит о том, что контрастная чувствительность делается выше, в случае если угловые размеры объекта громадны; эта зависимость имеет гиперболический темперамент.
На контрастную чувствительность громадное влияние оказывают посторонние источники яркости. Их воздействие подобно наложению снижающей контраст некоей равномерной яркости, величина которой пропорциональна освещенности, создаваемой этим источником в глазу наблюдателя. Это воздействие убывает пропорционально квадрату угла между направлениями на посторонний источник и объект яркости.
В случае если яркости сравниваются на каком-либо фоне, то разностный порог минимален, в то время, когда яркость одного из сравниваемых объектов приближается к яркости фона. В табл. 3.2 продемонстрирована зависимость порога контрастной чувствительности от поля яркостей и соотношения фона..
В том случае, в то время, когда две сравниваемые яркости неспешно переходят одна в другую и нет четкой границы, Е быстро возрастает, т. е. чем меньше градиент яркости либо шире область размытия, тем меньше контрастная чувствительность.
Восприятие пространственных черт. Главным понятием при изучении восприятия пространственных черт есть острота зрения, т. е. тот минимальный угол, под которым две точки видны как раздельные. Острота зрения зависит от последовательности внешних условий и прежде всего от освещенности, формы и контрастности объекта.
При уменьшении контрастности острота понижается . В то время, когда производится различение белых объектов на тёмном фоне, острота зрения изменяется пара в противном случае.
Рис. 2. Зависимость остроты зрения от яркости и контраст-, ности при различении чёрных объектов на ярком фоне
Громадное значение имеет минимальная величина объекта, при которой он бывает увиден наблюдателем. Это зависит от того, рассматривается ли яркий объект на чёрном фоне либо напротив. В первом случае яркий объект представляет собой его видимость и источник света не зависит от угловых размеров, а определяется только яркостью и освещённостью фона. Так мы прекрасно видим звезды, угловые размеры которых исчезающе мелки.
Во втором случае угловые размеры имеют абсолютный порог и важное значение различения колеблется между 20—30”.
Рис. 3. Зависимость остроты зрения от контрастности и освещённости при различении белых объектов на чёрном фоне
Острота зрения изменяется кроме этого в зависимости от места проекции изображения на сетчатке. В табл. 3.5 продемонстрировано изменение остроты зрения при удалении изображения от центра сетчатки по горизонтальному меридиану.
Восприятие спектральных черт. На рис. 3.6 приведены кривые спектральной^чувствительности для зрения дневного и сумеречного. Видно, что для дневного зрения большая чувствительность лежит в области желто-зеленого цвета, в условиях темновой адаптации она сдвигается в сторону светло синий. Отсюда ясно, что самые яркими будут казаться объекты, окрашенные в цвета, лежащие в области большой чувствительности глаза.
Цветовая чувствительность характеризует длину волны от 396 до 760 нм. При очень благоприятных условиях эта область расширяется от 302 до 950 нм.
Цветовые ощущения именуются хроматическими. К ахроматическим относятся все серые цвета, начиная от белого и заканчивая тёмным, к хроматическим — все спектральные цвета.
Гамма переходов от белого цвета к тёмному образует ахроматический последовательность. Любой член этого последовательности характеризуется большей либо меньшей близостью к белому цвету. Такое уровень качества цвета именуется светлотой.
Светлота характеризует и хроматический последовательность: желтый думается ярче красного, красный ярче светло синий и т. д. Возможно постоянно подобрать из ахроматического ‘ последовательности однообразный по светлоте с любым цветом серый цвет.
При сравнении однообразных по светлоте серого цвета и хроматического появляется новое чувство— цветовой тон, зависящий от длины волны светового луча. Это чувство разрешает отнести видимый цвет к тому либо иному цвету спектра либо пурпурному цвету, отсутствующему в спектре (переходный от красного к фиолетовому). При длине волны 760—680 нм появляется чувство красного, протяженность волны около 580 дает чувство оранжевого, 570 нм — желтого, 520 нм — зеленого, 470 нм — голубого, 430 нм — светло синий и в области 400 нм появляется Чувство фиолетового.
Восприятие цвета зависит от яркости. По мере повышения яркости принимаемый оттенок цвета сдвигается в сторону желтого либо голубого. (эффект Бетцольда— Брюкке).
Цвета, однообразные по светлоте и цветовому тону, отличаются по насыщенности, т. е. качеству, отражающему долю чистого спектрального цвета в данном оттенке. Насыщенность обозначает видимую степень отличия цвета от однообразного с ним по светлоте серого цвета.
Рис. 4. Кривые спектральной чувствительности глаза: – для дневного зрения; – для зрения в сумерках
Так, красный цвет розы есть более насыщенным, чем красный цвет кирпича.
Цвет объекта определяется при большей яркости, чем_пороговая для различения объекта по большому счету. Эта отличие в яркости именуется ахроматическим промежутком. Так, для^красного он|равен 1,45, т. е. яркость, при которой различается красный цвет точки, должна быть в 1,45 раза большей той, при которой точка по большому счету делается известный.
Для светло синий-зеленого данный промежуток равен 100. Самый тяжёл для опознания желтый цвет.
Чувствительность глаза к трансформации длины волны в разных участках спектра неодинакова. Особенно прекрасно различаются трансформации цветности в четырех областях спектра: в зеленовато-светло синий (494 нм), оранжево-желтый (585 нм), оранжево-красный (637 нм) и синевато-фиолетовый (443 нм). В желтом и голубом требуемая отличие в длине волны возможно всего 1 нм.
Исходя из данных по разностной чувствительности глаза, возможно сделать вывод, что глаз способен различить 150 цветовых тонов однообразной яркости. уменьшение и Увеличение яркости снижает чувствительность к цветовым тонам. Самый контрастирующей есть экспозиция желтого цвета на тёмном фоне.
Громаднейшая цветовая чувствительность при яркости выше 10 кд оказывается при различении светло синий объектов на белом фоне и тёмных на желтом. После этого в порядке убывания следуют зеленый на белом, тёмный на белом, зеленый на красном, красный на желтом, красный на белом,, оранжевый на тёмном, тёмный на пурпурном, оранжевый на белом, красный на зеленом..
Временнйе характеристики восприятия. Чувство, вызванное световым знаком, носит дискретный темперамент, т. е. имеется минимальный временной отрезок, за который сохраняется постоянство зрительного ощущения, не обращая внимания на трансформацию физических черт сигнала. Зрительный анализатор способен принимать весьма маленькие световые явления, каковые смогут продолжаться только тысячные доли секунды, но определение яркости сигнала, его формы и цвета требует более долгого времени.
Чувство, появляющееся при действии света, изменяется во времени. На рис. 3.7 продемонстрирована зависимость скрытого периода ощущения от интенсивности раздражителя. Показавшись, чувство увеличивается, достигает большой интенсивности и после этого неспешно значительно уменьшается, останавливаясь на стационарном уровне.
Видно, что движение кривой зависит от интенсивности раздражителя.
Чувство не заканчивается сразу после снятия светового сигнала. Инерция зрения равна 0,10—0,20 с для центрального зрения и 0,1— 0,32 с для периферического.
Ощущения, появляющиеся по окончании снятия раздражителя, именуются последовательными образами. При маленьком ярком сигнале образ выступает из темноты пара раз в стремительной последовательности.
Рис. 4. Зависимость скрытого периода ощущения от интенсивности раздражителя
По окончании серии таких пульсаций наступает период темноты длительностью 0,2 с, после этого яркая фаза с чёрным промежутком и позже снова наступает фаза долгого последовательного образа.
При маленьких яркостях через 0,5—1,5 с появляется отрицательный последовательный образ (т. е. броские поверхности кажутся чёрными, а чёрные— яркими). При цветного сигнала образ’окрашен в дополнительный цвет. Данный образ’сохраняется 1—2 с, после этого исчезает на 1—2^с’и снова появляется на более долгое время, но менее броским и“более размытым.
Время от времени может показаться 3—4 таких образа.
При достаточно резкомтдействии на глаз прерывистого раздражителя появляется чувство мельканий, при учащении сигналы сливаются в равный немигающий свет. Частота, при которой происходит исчезновение мельканий, именуется ‘критической частотой слияния мельканий. Для периферического зрения эта частота мельканий меньше, чем для фовеального.
При темновой адаптации она возрастает для периферического зрения и значительно уменьшается для центрального. Для света с преобладанием длинноволновой части спектра флюктуации освещенности лучше воспринимаются периферией, чем центром сетчатки.
Яркость ощущения слившихся сигналов определяется законом Тальбо: В = (Вxtx + + t2, где В1 и В2 — сменяющие друг друга яркости, a tx и t2 — время их действия. Данный закон говорит, что яркость делается равной той, которая была бы, если бы интенсивность прерывающегося света равномерно распределялась на целый период смены мельканий.
При повышении яркости мелькающего цвета от 1 до 120 кд КЧМ увеличивается от 14 до 35 Гц. При яркости 110 кд повышение объекта от 5’ до 4°45’ даст увеличение КЧМ от 14 до 44 Гц.
Восприятие пространства. Следующие психофизиологические характеристики зрения лежат в базе восприятия объектов в двумерном и трехмерном пространстве.
Полезрения. Бинокулярное поле зрения, т. е. при наблюдении двумя глазами, охватывает в горизонтальном направлении 120—160° . По вертикали оно образовывает 55—60° вверх и 65—72° вниз. При восприятии цвета размеры поля зрения сужаются.
Ахроматический промежуток самый высок для зеленого цвета.
Территория оптимальной видимости ограничена полем: вверх 25°, вниз 35°, вправо и влево по 32°.
Глубинное зрение. Восприятие пространства основано на сложном глазодвигательном акте и исходя из этого характеризуется большим скрытым периодом 0,6—1,0 с. Неточность оценки безотносительной удаленности на расстоянии до тридцати метров равна в среднем 12% неспециализированного расстояния. Пороги восприятия относительной удаленности для расстояния 5— 6 м равны 12—14 мм [9] и зависят от полной удаленности. На чертях глубинного зрения сказываются такие факторы, как различия в контрастности и освещённости объектов, четкость их контуров, знание настоящих размеров объекта и т. п.
Рис. 5. Динамика трансформации ощущения яркости на протяжении действия раздражителя
Восприятие ускорений и движения. Восприятие перемещения сильно зависит от наличия неподвижного ориентира. Эти размеры зависят от размера движущегося объекта, характера фона, величины освещенности и т. п. Занимательна установленная Брауном закономерность. В случае если испытуемый оценивает перемещение двух однообразных объектов, но один из них меньше (расположен дальше) по угловым размерам, то оценка его скорости дается намного более завышенной, чем для большего объекта (расположен ближе).
Восприятие ускорений связано кроме этого с исходной скоростью и наличием ориентира перемещения.
