Кодирование информации

Автор: cont-market ·

Выбор оптимального кода выдаваемой па средства отображения информации определяется, в основном, задачей, которую обязан решать оператор.

К примеру, задаче обнаружения либо определения места сигнала лучше соответствует цветовое кодирование, задаче опознавания — кодирование условными символами, задаче определения количественных черт — цифровое кодирование, задаче пространственной ориентации — кодирование наглядными образами. Для выбора действенной совокупности кодирования нужны тщательный анализ функционально значимых показателей кодируемого сообщения, выделение ведущих и второстепенных подчиненных показателей, конкретно определяемых ведущими.

Ведущие показатели должны размешаться в соответствии с теми операциями, каковые нужно создавать оператору при ответе задачи. Код должен быть максимально осмысленным и читаться подобно тому, как читается фраза печатного текс-. та.

Метод кодирования направляться выбирать по следующим параметрам: категории кода; длине алфавита сигналов;уровню кодирования; главному показателю; компоновке сигналов в группы. По всем этим параметрам имеется много рекомендаций в разных литературных источниках. Ниже дается их систематизированный обзор.

Выбор категории кода. Характеристики управляемых объектов смогут кодироваться разными методами: условными символами, буквами, цифрами, цветом, яркостью, размером фигур и т. п. Любой независимый метод кодирования именуется категорией кода (кодирования).

Категории кода опираются на разные показатели визуального сигнала, каковые и снабжают разную эффективность исполнения таких операций, как опознание, декодирование, счет, поиск и т. д.

У. Хиттиспользовал пять способов кодирования при ответе пяти разных задач: опознание, определение места сигнала, счет, проверка и сравнение. Продемонстрировано, что в задаче.опознания громаднейшую эффективность снабжает категория цвета, а между категориями чисел, форм и букв нет значительных различий. В задаче поиска самые эффективными были кодовые категории числа и цвета.

Цветовое и числовое кодирование являются самые удачными в условиях ответа оператором разных задач.

При изучении скорости обнаружения на панели сигналов, отличающихся друг от друга одним из четырех показателей (формой, размером, цветовым оттенком и яркостью), было обнаружено, что мельчайшее время поиска объектов — по цвету, а громаднейшее — по размеру и яркости.

В ряде работ показаны преимущества цветового кодирования при ответе задач поиска, опознания и пересчёта перед кодированием формой и цифрами.

В изучениях в качестве кодовых категорий употреблялись форма, пространственная ориентация и размер фигур, изучались операции идентификации, зрительного поиска и опознания. Было продемонстрировано, что громаднейшую эффективность исполнения всех перечисленных операций снабжает категория формы. При исполнении зрительного поиска и операций идентификации точность работы и наименьшая скорость отмечаются по категории размера.

В задаче опознания эта категория кроме этого дает мельчайшую точность работы испытуемых, но при исполнении данной операции громаднейшее время реакции обнаруживается для категории пространственной ориентации фигуры. Остановимся коротко на чёрте некоторых кодовых категорий.

Рис. 1. Пять категорий кодов, употреблявшихся У. Хиттом.

Кодирование формой есть в высокой степени универсальным средством представления информации на зрительных индикаторах благодаря громадному алфавиту разных знаков, что возможно наряду с этим применять, и предшествующему опыту, на что может опираться наблюдатель при интерпретации знаков. Установлено, что лучше различаются и распознаются простые фигуры, складывающиеся из маленького количества элементов.

Фигуры, составленные из прямых линий, различаются лучше, чем фигуры, имеющие кривизну и большое количество углов. прямоугольники и Треугольники выделяются как формы, более легкие для восприятия, чем многоугольники и круги.

При применении формы в качестве категории кода направляться иметь в виду, что хорошая различимость определенной формы не есть чёртом данной формы как такой, а отражает то, как она хороша от вторых знаков данного алфавита. Исходя из этого нужно определение различимости конкретных комплектов знаков, предлагаемых к потреблению исходя из анализа структуры деятельности с последующей проверкой в опыте.

Разумеется, в одном и том же комплекте не рекомендуется применять родные по форме фигуры, допускающие обоюдное смешение. Вследствие этого значительное значение покупают определение расстояний между кодовыми символами, и оценка их близости, различия и сходства. Ответ этих задач значительно облегчит конструирование оптимальных алфавитов знаков и выяснит их настоящую значимость в разных условиях работы.

Кодирование размером. Применение размера в качестве категории кода предполагает соотнесение площади символа с какой-либо чёртом настоящего объекта (к примеру, удаленностью либо размером радиолокационной цели). Результаты экспериментального изучения продемонстрировали меньшую точность опознания сигналов по категории размера если сравнивать с точностью опознания по категории формы.

Разумеется, это разъясняется отсутствием стабильных эталонов для показателя размера фигуры, динамичностью этих эталонов, их постепенным разрушением на протяжении опыта. Анализ ошибочных ответов испытуемых в опыте продемонстрировал, что неточности допускаются только при смешении «соседних» размеров: первого и второго, второго и третьего и т. д. Была обнаружена тенденция к переоценке мельчайшего размера и к недооценке громаднейшего.

При применении категории размера рекомендуется равномерно располагать значения размеров по логарифмическому закону, поскольку он снабжает громадную точность дифференцирования размеров если сравнивать с линейным законом.

Для обозначения скорости перемещения цели возможно применять кодирование длиной линии. Наряду с этим кроме этого рекомендуется промежуточные значения этого показателя задавать по логарифмическому закону. При применении более пяти градаций показателя число неточностей опознания быстро возрастает.

Для увеличения точности глазомерной оценки длины линии целесообразно вводить разделение линии и группировку ее элементов.

Кодирование пространственной ориентацией. Пространственная ориентация фигуры кроме этого может употребляться в качестве категории кода. Наряду с этим для асимметричных фигур изменение пространственной ориентации достигается методом поворота фигуры в поле зрения наблюдателя.

Для симметричных фигур в качестве показателя пространственной ориентации возможно применять утолщение одной из линий контура.

Экспериментальные эти продемонстрировали, что опознания и точность идентификации по показателю пространственной ориентации, по существу, не отличается от точности исполнения тех же операций по показателю формы. Разумеется, показатель пространственной ориентации есть одним из самые простых и первичных генетически. Но вербальное обозначение этого показателя приводит к известным трудностям, что ведет к большому возрастанию времени реакции опознания.

Большую эффективность опознания по показателю пространственной ориентации снабжают фигуры, не симметричные довольно классических осей: вертикальной и горизонтальной, — такие как пятиугольник и треугольник.

Для кодирования направления перемещения цели возможно применять показатель ориентации линии. Установлено, что при определении курса цели посредством ориентации линии 50% ответов дается с неточностью менее 6%, а 95% — с неточностью менее 15% (при длине линии 2,5 мм и расстоянии наблюдения 35,5 см). Точность оценки возможно значительно повысить, применяя особое приспособление в виде накладываемого на экран индикатора прозрачного вращающегося диска, разграфленного параллельными линиями.

Вращая диск, оператор устанавливает его так, дабы оцениваемый вектор был параллельным этим линиям, а после этого считывает показания по делениям, нанесенным по окружности экрана.

Буквенно-ц ифровое кодирование. Выбор формы есть ответственным условием цифр и различимости букв. Экспериментальные эти говорят о том, что время от времени кроме того мало заметные варианты цифр и формы букв очень сильно воздействуют на их читаемость.

В заново разрабатываемых шрифтах стремятся в первую очередь избежать смешения сходных знаков (к примеру, в латинском алфавите О и Q, С и G и т. п.) и выделить характерные показатели, отличающие символы друг от друга. Арабский цифровой алфавит складывается из знаков, многие из которых не удовлетворяют требованию хорошей различимости. Такие цифры, как 7 и 9, 5 и 6, 3 и 5, отличаются друг от друга лишь одним либо двумя показателями.

Как продемонстрировали бессчётные изучения, в условиях недостатка времени при опознании этих цифр довольно часто допускаются неточности. Установлено, что по скорости и точности опознания на первом месте стоят цифры, образованные прямыми линиями: 1, 7, 4 и т. д. В соответствии с изюминками восприятия цифр были предложены разные конфигурации шрифтов.

Для обеспечения хорошей читаемости цифр нужно выдерживать оптимальные соотношения главных параметров символа: высоты, ширины, толщины линии. Ширина символа должна быть равна 3/5 его высоты (за исключением цифры «1», ширина которой должна быть равна толщине линии, и букв «М», «Ж», «III», ширина которых должна быть равна 4/5 высоты). Толщина линии — от 1/6 до 1/8 высоты символа.

Цветовое кодирование. Человек может совершенно верно идентифицировать не более 10—12 цветовых тонов, при кодировании — не более 8 тонов, что ограничивает вероятную длину алфавита при цветовой кодировании. С громаднейшей точностью опознаются фиолетовый, светло синий, зеленый и красный цвета, каковые и смогут быть рекомендованы для цветового кодирования.

Неспециализированное число совершенно верно опознаваемых цветов возможно расширить многократно, в случае если сигналы изменяются не только по цветовому тону, вместе с тем по насыщенности и светлоте. Преимущество цветового кодирования пребывает в том, что при его применении возможно покинуть цифровые индексы в резерве для обозначения количественных черт кодируемых объектов. Недочётом цветового кодирования есть нехорошее цветоразличение у некоторых операторов.

При применении цветового кодирования направляться учитывать, что видимый цвет объектов зависит от их освещения. Исходя из этого цветовой код используется лишь при освещении белым светом. Правильное вое-восприятие цвета обеспечивается при яркости 170 кд. Восприятие цвета объектов зависит кроме этого от их размеров, расстояния от наблюдателя, положения в поле зрения.

Хроматические объекты на далеком расстоянии, и находящиеся на периферии поля зрения, воспринимаются как ахроматические. При восприятии объектов под малым углом зрения (10—20°) отмечается стягивание цветов к двум точкам: теплых — к красному, холодных — к голубому. С повышением площади объекта возрастает И точность различения цвета.

Оптимальным цветом для высвечивания знаков есть участок спектра с длинами волн от 500 до 570 им, в частности желто-зеленые лучи. Эти цвета характеризуются малой насыщенностью, т. е. маленьким отличием от белого и большой видностью. Помимо этого, они меньше вторых утомляют глаз

Рис. 2. Зависимость времени поиска от количества объектов в поле зрения

Изучение декодирования визуальных сигналов на цветовом индикаторе продемонстрировало, что цветность знаков воздействует на время их декодирования и опознания. В опыте употреблялись три цвета знаков: светло синий, зеленый и красный. Мельчайший латентный период реакции испытуемых был взят при декодировании знаков светло синий цвета, громаднейший — зеленого.

При декодировании состояния объекта по цвету предъявленного символа отмечались неточности, полученные в следствии перепутывания зеленого и светло синий цветов. Иные эти взяты при изучении зрительного поиска. Оказалось, что громаднейшая скорость работы отмечается при красном цвете тест-объекта, мельчайшая при светло синий.

Кодирование яркостью. При хороших условиях восприятия для кодирования возможно применять не более четырех уровней яркости, наряду с этим оптимальное отношение градаций яркости 1:5. На практике в большинстве случаев употребляется два уровня.

Эта категория кодирования неимеетвозможности принимать во внимание успешной, поскольку пятна разной яркости отвлекают и утомляют оператора.

Кодирование частотой мелькания. При применении частоты мелькания объекта в качестве категории кода не рекомендуется использовать более четырех градаций этого показателя. Экспериментально установлено, что при частоте мельканий, равной 1,5 Гц, точность оценки количества вспышек довольно большая. С повышением частоты точность оценки падает. Пороговой величиной для яркой визуальной оценки частоты мельканий есть б—8 Гц.

Потому, что мелькания скоро приводят к зрительному утомлению, направляться ограничивать количество мерцающих объектов в поле зрения оператора (не более двух знаков в один момент).

Определение длины алфавита. Высокая дифференциальная чувствительность анализаторов человека по отношению к отдельные особенностям стимула, казалось бы, разрешает применять для передачи информации достаточно долгий алфавит из одномерных стимулов. Но по экспериментальным данным, при применении таких алфавитов надёжность и скорость приема информации человеком малы.

Одним из самые важных ограничителей пропускной свойстве анализаторов человека есть фактор различимости. Оптимальные условия различения создаются только в том случае, если различие между парой одномерных стимулов превышает пороговую величину многократно. По Дж.

Миллеру, число полностью различимых градаций одномерного сигнала колеблется в пределах 4— 16 в зависимости от качества применяемого показателя.

Оптимальная протяженность алфавита должна быть выяснена экспериментально для каждой кодовой категории. Наряду с этим направляться учитывать не только фай’ор различимости, но и количество оперативной памяти человека.

В литературе имеются кое-какие эти довольно допустимой длины алфавита для разных категорий кодирования: форма — 15 знаков, размер — 5, буквы и цифры — неограниченная, цвет —

II, яркость — 4, частота мельканий — 4.

Выбор уровня кодирования. Протяженность алфавита возможно увеличена многократно применением многомерных стимулов. Наряду с этим все параметры объекта кодируются в одном символе объединением нескольких показателей.

Для многомерных стимулов допустимая протяженность алфавита возрастает до 150. Посредством многомерных сигналов человеку возможно передавать в один момент намного больше информации, чем посредством одномерных стимулов, потому, что информация на сигнал возрастает пропорционально логарифму числа его измерений.

Определение главного показателя. При оценке совокупностей кодирования направляться учитывать преимущества той либо другой категории кода при ответе разных задач. Кодовая категория, снабжающая оптимальную различимость и тем самым большую эффективность ответа задач оператором, обязана употребляться в качестве главного показателя, т. е. для кодирования самая значимой чёрта объекта.

К примеру, в совокупностях со знаковой индикацией таким главным показателем должен быть контур символа.

При оценке главного показателя при кодировании формой ответственное значение имеет вопрос о мере абстрактности знаков. Экспериментальные эти продемонстрировали, что частичное воспроизведение в опознавательных показателях сигнала показателей кодируемого объекта дает высокую точность ответа задачи декодирования. Вместе с тем направляться выполнять определенную меру «картинности».

Экспериментальная оценка дорожных знаков продемонстрировала, что самые неудачными с позиций различимости и опознаваемости были символы, в которых всецело изображены объекты; лучшие показатели взяты для тех знаков, в которых сохранилась определенная наглядность, но в обобщенной форме знака. Разумеется, мера наглядности обязана определяться требованием хорошей различимости символа.

Очень ответственным есть вопрос о совместимости совокупности кодирования с жизненным и опытным опытом оператора, со сформировавшимися у него ассоциациями. На этом основании буквы употребляются при передаче информации о заглавии объекта, цифры — о количественных чертях объекта, цвет — о значимости. фигуры— символы смогут быть использованы для кодирования информации в тех случаях, в то время, когда оператору нужна наглядная картина для стремительной переработки поступившей информации.

Компоновка кодового символа. Кодовые символы должны быть прекрасно различимы. При построении многомерных кодов направляться учитывать то событие, что в затрудненных условиях восприятия одни показатели кодового символа смогут маскировать другие.

Требование хорошей различимости Особенно принципиально важно учитывать при построении либо оценке совокупностей кодирования, составленных из условных знаков, имеющих некоторое количество и контур внутренних и наружных подробностей для кодирования дополнительных показателей объекта.

Результаты экспериментального изучения по оценке совокупности знаков — фигур , имеющих внутренние и наружные подробности, продемонстрировали, что наилучшими с позиций различимости и опознаваемости являются символы средней сложности, у которых имеется одна либо две прекрасно различимые подробности. Символы простые, имеющие лишь контур, опознавались с меньшей точностью, потому, что для кодирования дополнительных черт объекта у них не хватало показателей формы. Сложные символы, имеющие пара дополнительных показателей, время от времени дублирующих друг друга, дали большоеколичество неточностей восприятия из-за нехорошей различимости внутренних либо наружных подробностей.

Подводя результат сообщённому, возможно сформулировать кое-какие требования к построению кодовых знаков, каковые целесообразно учитывать при проектировании информационных моделей.

1. При построении совокупности знаков нужна четкая и последовательная классификация знаков в алфавита. Это облегчает формирование схемы, «обобщенного портрета» класса знаков и выделение показателей, отличающих символы в алфавита.

2. Главный классификационный показатель объекта обязан кодироваться контуром символа, иметь достаточный угловой размер и воображать собой замкнутую фигуру.

3. Символ обязан включать не только главные, но и дополнительные, своеобразные показатели.

4. Дополнительные подробности не должны пересекать либо искажать главный знак.

5. Не нужно перегружать символ внутренними либо наружными подробностями. Применение букв в либо снаружи контура кроме этого затрудняет различение символа.

6. При компоновке символа направляться отдавать предпочтение внутренним подробностям, потому, что наружные затрудняют различение контура символа.

7. Предпочтительно применение симметричных знаков, потому, что они легче усваиваются и более прочно сохраняются как в своевременной, так и в долгосрочной памяти.

8. В качестве опознавательных показателей знаков в пределах одного алфавита нельзя использовать следующие:

а) число элементов в символе либо его протяженность, поскольку в условиях недостатка времени определение числа элементов вызывает трудности;

б) отличие знаков по показателю позитив—негатив. В условиях работы с проходящим светом вероятно смешение таких знаков в следствии происхождения отрицательного послеобраза;

в) отличие знаков по показателю прямое — зеркальное отражение. Изменение зрительного образа типа пространственных поворотов около вертикальной либо горизонтальной оси может привести к смешению зеркальных сигналов.

9. Различимость знаков обязана оцениваться кроме этого по их угловым размерам, яркости и контрасту с фоном.

10. Оптимальное число концептуально различимых показателей, снабжающих надежную дифференцировку одного сигнала от другого, равняется 2—4.

Кодирование информации