三種視標的相對辨色效果比較研究

1對crt顏色編碼系統(tǒng)的影響由于顯示技術的不斷更新，顏色編碼信息的應用在crt監(jiān)視器中被廣泛使用。很多工效學家和心理學家結合顏色編碼在實際使用中的實際工效,對顏色編碼系統(tǒng)及其影響因素進行了大量的相關研究。但是在這些研究中,對微光環(huán)境(或間視覺狀態(tài))下,如黎明、黃昏,或在黑夜周圍照明較暗時,環(huán)境亮度在1.57Lx～9.43Lx范圍內的顏色編碼系統(tǒng)視覺工效問題卻很少有系統(tǒng)的研究。許為等曾在1989年研究了環(huán)境照明強度、色溫及色標亮度對CRT顏色編碼的影響,實驗中采用的最低環(huán)境照明強度也有10Lx。考慮到微光環(huán)境中顏色編碼應用的重要性,我們開展了這方面的研究工作。在已完成的研究工作中,我們采用絕對判斷作業(yè)作為被試任務對微光環(huán)境下顏色視標的絕對辨別能力進行了研究。在本研究中,我們希望研究在微光環(huán)境下人對各種視標顏色的相對辨別能力,補充絕對辨別實驗研究結果,以探索在微光環(huán)境下人眼視覺系統(tǒng)辨別顏色的規(guī)律,確定適宜的微光環(huán)境下的顏色編碼系統(tǒng)。2實驗方法2.1去噪與預見系統(tǒng)本實驗是在安靜的暗室環(huán)境中進行。實驗主要裝置包括Celeron-400計算機、美格彩色顯示XJ-530、15W白熾燈光源和色覺測試圖。CRT彩色顯示器主要用來顯示實驗的顏色色標。實驗中每次呈現(xiàn)均為兩個顏色不同的顏色小圓。每個實驗色標塊的直徑均為8mm。兩個圓形色標呈現(xiàn)在屏幕正中。兩個色標的圓心相距5cm。計算機控制整個實驗進程,并記錄被試的判斷正誤情況。計算機工作語言為VB語言。白熾燈光源用來產生環(huán)境亮度。通過調節(jié)白熾燈光源的電流以形成環(huán)境亮度為0.5cd/m2或3cd/m2的微光環(huán)境。光源產生的光線以45度角照射在顯示屏屏幕上。白熾燈光源的色溫為1700K(環(huán)境亮度為3cd/m2)和1400K(環(huán)境亮度為0.5cd/m2)。各光度量均使用UDB1/4亮度計和1980B分光輻射儀進行測量。色覺測試圖對被試的顏色知覺能力進行檢測。實驗時,彩色顯示器屏幕四周使用黑色無反射織布進行遮蔽,與色標呈現(xiàn)時的黑色環(huán)境保持一致。被試坐在屏幕正前方,目視距離為70cm,視線與色標中心保持水平。2.2色標選擇概況各色標的色度坐標值和亮度值如表1所示。根據(jù)實際使用的情況,實驗中共選擇了白色、紅色、琥珀色、黃色、藍綠色、綠色、品紅色和紫色共8種顏色色標。實驗色標的亮度、色標色度值均用美國UDB1/4亮度計和1980B分光輻射儀在無環(huán)境照明條件下進行測定。2.2性別、女性?共有24名被試參加本實驗,其中男性12名,女性12名。被試的年齡為20～23歲,視力或矯正視力1.0以上,色覺均為正常,右手為優(yōu)勢手。2.3計算機自動呈現(xiàn)圖像環(huán)境亮度分為無環(huán)境亮度、環(huán)境亮度為0.5cd/m2和3cd/m2三種條件。24個被試完全隨機分為3組。每組被試完成無環(huán)境亮度、環(huán)境亮度為0.5cd/m2和3cd/m2條件中一種環(huán)境亮度下顏色色標的判斷。正式實驗前,在室內自然光下,主試首先用測試圖檢測被試的色覺能力,以確認被試具有正常的顏色知覺。然后要求被試進行實驗練習。實驗練習階段,計算機在監(jiān)視器屏幕中央隨機呈現(xiàn)8種色標中的2種色標。色標呈現(xiàn)時間為2s,要求被試判斷2種色標的顏色是否相同。若判別正確,計算機會自動呈現(xiàn)“√”的反饋信息;若有反應錯誤,計算機會呈現(xiàn)一“×”反饋信息。每次判別反應后,屏幕自動清屏2s。若被試對所有的色標組合都能連續(xù)兩遍無誤地作出相對辨認反應,實驗練習結束。正式實驗時,首先被試在微光環(huán)境下,進行5～10min的暗適應。然后完成無環(huán)境亮度、環(huán)境亮度為0.5cd/m2、環(huán)境亮度為3cd/m2三種環(huán)境中一種環(huán)境亮度的實驗。實驗中要求被試在反應鍵盤(如圖1)上,對呈現(xiàn)的色標作單指按鍵反應。實驗開始時,被試先把食指放在“5”鍵上,按下“5”鍵后,計算機在顯示器屏幕中央隨機顯示一對顏色色標,呈現(xiàn)時間為1s。要求被試判斷所呈現(xiàn)的2種色標的顏色是否相同,并用右手食指在反應鍵盤上對相應反應鍵進行按鍵反應。如呈現(xiàn)的色標顏色相同,被試就按“4”鍵;如呈現(xiàn)色標的顏色不同,被試就按“6”鍵。實驗時各對顏色色標所呈現(xiàn)的順序均為隨機排列。被試在對所呈現(xiàn)的色標做出判斷后再按“5”鍵,則計算機呈現(xiàn)下一個色標。計算機自動記錄被試每次的判斷情況。實驗時,為避免反應傾向的問題,所呈現(xiàn)的色標顏色相同或不同的概率各為50%。即顏色相同的色標兩兩呈現(xiàn)有8種類型,每種類型各呈現(xiàn)70次,共560次;顏色不相同的色標兩兩呈現(xiàn)有56類型,每種類型各呈現(xiàn)10次,共560次。整個實驗每名被試共要求作1120次判斷反應。4結果與分析4.1色碼結合方式對產品的相對辨別性的影響表2是無環(huán)境亮度下被試的判斷績效,橫向顏色和縱向顏色相交處的數(shù)字即為這對顏色視標組合被試正確判斷的百分數(shù)。如表2中第三行第三列的98.0%是琥珀-琥珀色標呈現(xiàn)時,被試的正確判斷率。同理,第六行第四列的96.3%是綠色-黃色色標呈現(xiàn)時的正確判斷率。從表2結果可知:在無環(huán)境亮度情況下,被試對顏色判斷的相對辨別的正確率都較高,但白色-黃色和黃色-琥珀同時呈現(xiàn)時,被試的辨認錯誤率大于5%。由此,可以確定:(1)在無環(huán)境亮度情況下,如果以5%的判斷錯誤率為標準,紫色、綠色、藍綠、品紅和紅色的相對辨別能力要優(yōu)于白色、黃色、琥珀;(2)白色和黃色,黃色和琥珀同時呈現(xiàn)時,被試的相對辨認錯誤較高。被試在0.5cd/m2環(huán)境亮度下的判斷績效如表3所示。從表3結果可知:被試對白色-黃色和琥珀-黃色的色標相對判斷較差,其中被試對白色-黃色判斷的錯誤率為13.7%,對琥珀-黃色判斷的錯誤率為7.9%。根據(jù)上述分析可以認為:(1)在0.5cd/m2環(huán)境亮度情況下,如果以5%的判斷錯誤率為標準,紫色、綠色、藍綠、品紅和紅色的相對辨別能力要優(yōu)于白色、黃色、琥珀;(2)白色-黃色、琥珀-黃色同時呈現(xiàn)進行相對辨認時,被試的錯誤率較高。被試在3cd/m2環(huán)境亮度下的判斷績效如表4所示。從表4結果可知:在3cd/m2環(huán)境亮度情況下,被試對白色-琥珀、紅色-紫色、品紅-黃色、藍綠-紫色的判斷正確率均較高,都達到了100%。但被試對白色-黃色、琥珀-黃色以及藍綠-綠色的判斷較差,其中被試對白色-黃色判斷的錯誤率為16.2%,對琥珀-黃色判斷的錯誤率為8.7%,對藍綠-綠色的判斷錯誤率為5.6%。根據(jù)上述分析可以確定:(1)在3cd/m2環(huán)境亮度情況下,如果以5%的判斷錯誤率為標準,紫色、品紅和紅色的相對辨別能力要優(yōu)于白色、黃色、琥珀、綠色、藍綠;(2)白色-黃色、紅色-琥珀、琥珀-黃色以及藍綠-綠色容易產生混淆。綜合上述分析討論,可以認為:在微光環(huán)境下,如果以5%的判斷錯誤率為標準,(1)紫色、品紅、紅色、綠色和藍綠的相對辨別能力要優(yōu)于白色、黃色、琥珀;(2)白色-黃色和琥珀-黃色最容易產生混淆,在進行顏色編碼時不宜采用。從這些實驗結果出發(fā),在微光環(huán)境下根據(jù)被試的相對辨認績效得出的適宜顏色編碼系統(tǒng)如表5所示。4.2環(huán)境粗糙度對色色標的影響為了考察不同環(huán)境亮度對被試顏色相對辨認績效的影響,如表6所示,我們列出了錯誤率較高的2種顏色色標在3種環(huán)境亮度下的判斷結果。由表6可見:隨著環(huán)境亮度的降低,被試對這2種顏色色標的相對判斷績效降低,但3種環(huán)境亮度下被試的相對辯認績效差異并不顯著(P>0.05)。這與李宏汀等人在微光環(huán)境下絕對判斷績效實驗中得到的絕對判斷績效不會顯著地受環(huán)境亮度影響的結果基本一致。5變色