46. Устройство зрительного анализатора, его роль в деятельности человека-оператора и классификация его количественных характеристик.

Раздражителем зрительного анализатора является световая энергия, а рецептором – глаз. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. Человек-оператор около 90% всей информации получает через зрительный анализатор.

Возможность зрительного восприятия определяется энергетическими, информационными, пространственными и временными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. Совокупность этих характеристик и их численные значения определяют видимость объекта (сигнала) для глаза.

В соответствии с названными характеристиками сигналов можно выделить четыре группы характеристик зрительного анализатора:

• энергетические;

• информационные;

• пространственные;

• временные.

Энергетические характеристики зрительного анализатора определяются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся:

• яркость,

• слепящая яркость,

• адаптирующая яркость,

• контраст,

• спектральная чувствительность.

Информационные характеристики

Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность, то есть то количество информации, которое анализатор способен принять в единицу времени.

Пространственные характеристики зрительного анализатора определяются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их месторасположением в пространстве. К ним относятся:

• острота зрения,

• поле зрения,

• объем зрительного восприятия.

Временные характеристики

Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при тех или иных условиях работы оператора. К ним относятся:

• латентный (скрытый) период,

• длительность инерции ощущения,

• критическая частота мельканий,

• время адаптации,

• время информационного поиска.

47. Энергетические характеристики зрительного анализатора.

Энергетические характеристики зрительного анализатора определяются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся:

• яркость,

• слепящая яркость,

• адаптирующая яркость,

• контраст,

• спектральная чувствительность.

Яркость. Световой поток, излучаемый источником или отражаемый поверхностью, попадая в глаз наблюдателя, вызывает зрительное ощущение. Оно будет тем сильнее, чем больше плотность светового потока, излучаемого или отражаемого по направлению к глазу.

Следовательно, источник света или освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент поверхности в направлении глаза.

Яркостью предмета называется величина

где I – сила света; т.е. световой поток, излучаемый на единицу телесного угла;

S – величина светящейся поверхности;

α – угол, под которым рассматривается поверхность.

Единицей яркости является кандела на метр квадратный (кд/ ) или нит (нт).

Яркость является основной характеристикой света. Величиной яркости определяется величина нервных импульсов, возникающих в сетчатке глаза.

В общем случае яркость предмета определяется двумя составляющими — яркостью излучения и яркостью за счет внешней засветки (яркостью отражения):

Яркость излучения определяется мощностью источника света и его светоотдачей:

Я ркость отражения определяется уровнем освещенности данной поверхности и ее отражающими свойствами:

Где Е – освещенность поверхности в люксах;

ρ – коэффициент отражения поверхности

Освещенностью называется величина

где I – сила света источника; S – площадь освещаемой поверхности.

Единицей освещенности является люмен на метр квадратный (лм/ ) или люкс (лк). Освещенность поверхности определяется по формуле

где R – расстояние от освещаемой поверхности до источника освещения, α – угол, под которым на поверхность падает свет.

Коэффициент отражения во многом определяется цветом поверхности. Он показывает, какая часть падающего на поверхность светового потока отражается ею. 

Слепящая яркость. В ряде случаев в поле зрения оператора могут попадать сигналы разной интенсивности. При этом сигналы с большей яркостью могут вызвать нежелательное состояние глаз – ослепленность.

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 рассчитать слепящую яркость, необходимо обеспечить перепады яркостей не более 1 к 30.

Адаптирующая яркость. Так как в поле зрения оператора могут попадать предметы с различной яркостью, в инженерной психологии вводится также понятие адаптирующей яркости. Под ней понимают ту яркость, на которую адаптирован (настроен) в данный момент времени зрительный анализатор.

Приближенно можно считать, что для изображений с прямым контрастом (предмет темнее фона) адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контрастом (предмет ярче фона) – яркости предмета.

Контраст. Видимость предметов определяется также их контрастом по отношению к фону. Различают два вида контраста: прямой контраст (предмет темнее фона) и обратный контраст (предмет ярче фона). Количественно величина контраста оценивается как отношение разности в яркости предмета и фона к большей яркости:

г де Вф и Вп – соответственно яркость фона и предмета

Оптимальная величина контраста должна лежать в пределах 0,60–0,95,то есть

0,6 ≤ (кп , ко) ≤ 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.

Д ля этого вводится понятие порогового контраста, который равен

где ΔВпор – пороговая разность яркости (минимальная разность яркости предмета и фона, впервые обнаруживаемая глазом).

Величина Кпор определяется дифференциальным порогом различения яркости. Для получения оперативного порога необходимо, чтобы фактическая величина разности яркости предмета и фона была в 10–15 раз больше пороговой, то есть: кп , ко ≥ 10кпор.

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 увеличению условий видимости (величина к_п увеличивается), при обратном контрасте – к ухудшению видимости (величина к_оуменьшается).

Спектральная чувствительность. Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапазоне 380–760 нм. Однако чувствительность глаза к волнам различной длины неодинакова. Она наибольшая к свету с длиной волны 500–600 нм ( желто-зеленый цвет).

Следует отметить, что влияние цвета в деятельности оператора очень велико.

Во-первых, он может использоваться как один из способов кодирования информации,

во-вторых, – для эстетического оформления помещений и пультов управления с точки зрения улучшения зрительного восприятия.