Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Глава 4. ре отклонения), чем то, при котором наблюдатель всегда дает отрицательный ответ как для значения, взятого нз того же распределения




ре отклонения), чем то, при котором наблюдатель всегда дает отрицательный ответ как для значения, взятого нз того же распределения. В действительности для большинства размерностей, по которым варьирует стимул, четыре стандартных отклонения должны давать «очень заметное различие» (10% или более). Таким образом, использование указанного эвристического правила становится вполне аргументированным.

Для большинства пользователей не надо знать минимальную величину е. з. р. Все, что требуется прн проектировании, — это выбрать такое различие стимулов, которое будет намного больше, чем соответствующая величина е. з. р.

Есть еще одно ограничение на «абсолютное опознание», которое обусловлено отдельным механизмом и которое уже упоминалось в связи с исследованиями Поллака по слуху. Независимо от размерности, по которой меняется стимул, на практике человек способен в абсолютном смысле опознать не более 10 стимулов. Это означает, что если у слушателя нет .стандартного стимула для сравнения и он просто воспринимает на слух ряд звуков, то эти звуки будут разделяться им примерно на восемь классов независимо от того, как много этих классов на самом деле. Если имеется набор разных цветов и отсутствуют цветовые стандарты, то прн распознавании этих цветов человек будет использовать не более 8—10 их названий. Разумеется, есть и исключения (например, люди с «абсолютным слухом»). Однако в большинстве случаев в задачах абсолютного опознания можно использовать не более 8—10 классов независимо от «расстояния» между ними. Другими словами, если есть, например, 20 разных цветов, каждый из которых отстоит от соседнего, скажем, на 20 е. з. р. по длине волны, то они будут идентифицироваться не точнее, чем если бы отстояли друг от друга на три е.з.р. Каждый раз при классификации цветов из этого набора будет использоваться примерно восемь категорий.

Последующие работы по изучению характера психофизической функции, выполненные Стивенсом, привели к общему заключению, что она является степенной. В соответствии с этим принят «степенной закон», который устанавливает зависимость величины ощущения от интенсивности стимула: S~Pk, где S — интенсивность ощущения, Р — интенсивность стимула, к — показатель степени, который характеризует данную сенсорную модальность. Если Л=1, то ощущение изменяется прямо пропорционально величине стимула (например, кажущаяся длина линии очень близка к ее реальной длине). Если Л>1, то уровень ощущений возрастает гораздо быстрее, чем увеличивается интенсивность стимула. Пример — стимул в виде электрического удара. Если Л<1, то уровень ощущений увеличивается мед-

_______Ощущение, восприятие и проектироианне систем______________173

лениее, чем интенсивность стимула. Пример — яркость белого света.

Описанный выше характер психофизической функции означает, что человеку должно быть вполне доступно «кросс-модальное сопоставление стимулов»; например, испытуемый должен быть в состоянии правильно оценивать громкость з^ука в соответствии с некоторым уровнем яркости светового стимула. Удивительно, что такое кросс-модальное сопоставление оказалась в действительности возможным и что степенная функция, выведенная Стнвенсом, достаточно точно описывает результаты такого сопоставления. Однако, несмотря на то что закон Стивенса принят в качестве улучшенной модификации закона Вебера — Фехнера, справедливы все сделанные выше замечания о его применимости.

4.4. Приложение психофизики: пример спецификации цветов

Один из наиболее четких примеров практического применения идей психофизики — ее использование в цветовом зрении. Международные стандарты в области цветовосприятия были приняты уже достаточно давно. Поэтому особенно полезно обсудить, как дизайнер-проектировщик мог бы использовать соответствующие психофизические диаграммы высшего качества.

В качестве примера рассмотрим задачу определения цветового кода для конкретного применения. В данном случае мы будем иметь дело с изложением общих принципов цветового зрения, учитывая необходимость понимания этих принципов на самых разных уровнях: начиная с задач спецификации н кончая проблемой отбора.

Как можно обозначить конкретный цвет? Мы могли бы, как это сделано в системе. Манселла, разработать атлас, который содержал бы стандарты, отобранные и распределенные в соответствии с некоторыми критериями. В системе Манселла каждому цвету приписывается положение в трехмерном пространстве, координатами которого являются цветовой тон, светлота и насыщенность. Кто-то может выбрать некоторый цвет в этом атласе, прочитать .соответствующие координаты (например, пусть это будет 5R. 6/10). после чего другой человек должен воспроизвести этот цвет, отыскав его в атласе согласно этим координатам. Тем самым производится зрительное сопоставление. У этой методики есть очевидный недостаток: она пригодна для тех цветов, которые могут воспроизводиться по имеющимся стандартам. В таком случае есть ряд исключений, наиболее очевидное из которых — сигнальные огни. Другой очевидный недостаток — субъективный характер процедуры заключительного сопоставления, а также трудность определения допусков.

174 Глава 4

Данная система подробно описана в литературе, однако стоит познакомиться с оригинальным описанием Манселла [15].

Более общая система, которую можно использовать для обозначения любого цвета, включая сигнальные огни, была разработана Международной комиссией по освещению (МКО). В ее основе — анализ электромагнитной энергии, попадающей в глаз, с точки зрения физики и анализ психофизической реакции на эту энергию. Эта система заслуживает того, чтобы описать ее более подробно, поскольку понимание принципов и результатов соответствующих измерений позволяет специалисту в области эргономики решать большинство задач, с которыми он может столкнуться.

Начнем с основ. Если наблюдателю с нормальным цветовым зрением предложить классифицировать набор цветных образцов, то он. как правило, будет разделять их на группы с разным цветом: зеленым, синим, красным и т. д. Группы этих цветовых образцов можно затем расположить в виде цветового круга. Например, можно начать с сикнх цветов, за ними расположить сине-зеленые цветовые оттенки, затем зелено-синие, зеленые, желто-зеленые, желтые, оранжевые, красные, красно-синне нли пурпурные и таким .образом вернуться снова к синнм. Эти оттенки, однако, не будут однородными. Некоторые красные цвета, например, будут выглядеть гораздо более «красными», чем остальные, такие, как темко-бордовые или бледно-розовые. Эти различия определяют чистоту цветов. Поэтому красные цвета можно расположить в соответствии со степенью их чистоты, причем самые чистые располагаются на границе цветового круга, а наименее чистые — в центре круга. Остальные оттенки располагаются вдоль радиуса, который можно определить как «красный радиус». Однако при данной системе классификации остается еще одна трудность: есть такие оттенки, например красного цвета, которые имеют одинаковую чистоту, но отличаются по своей светлоте или яркости. Они должны быть упорядочены по ортогональной оси в направлении от очень темного до очень светлого. Теперь можно учесть все образцы. Связь этих размерностей с размерностями Манселла — цветовым тоном, чистотой тона и светлотой — должна быть очевидной.

Можно предположить, что эти психофизические размерности коррелируют с физическими размерностями. В какой-то степени это так и есть: цветовой тон коррелирует с длиной волны, чистота тона —с примесью других длин волн, т. е. с физической чистотой цвета, а светлота—с интенсивностью. Однако этн соотношения не являются ни взаимно исключающими, ни взаимно-однозначными. При заданном сочетании указанных физических переменных наше восприятие цвета зависит от множесг-

Ощущение, восприятие и проектирование систем

ва факторов: от тех цветов, на которые мы до этого смотрели, от наличия других цветов в непосредственной близости от воспринимаемого, от того, какой участок сетчатки воспринимает стимул, а также от площади проекции объекта на сетчатке. Здесь названы только некоторые факторы. Важно запомнить, что цвет — не свойство предмета, а следствие взаимодействия между излучаемой энергией и зрительной системой. Входящие в излучаемую источником света энергию длины волн изменяются в зависимости от избирательных спектральных характеристик Тех предметов, от которых они отражаются нли через которые проходят и попадают в зрительную систему. В свою очередь именно характеристики зрительной системы определяют ее реакцию на входную информацию. И то и другое важно, и то и другое нужно учитывать.

Цвета, которые мы воспринимаем в повседневной жизни, можно считать смесью нескольких цветовых составляющих. каждая из которых характеризуется своей длиной волны. Цвет предмета — результат смешения этих соста1вляющих. поскольку в зрении имеется некоторый механизм интеграции. Бели следовать логике, то надо рассматривать две разновидности процесса смешения цветов: субтрактивное и аддитивное смешение.

1. Субтрактивное смешение. Субтрактивнын процесс — смешивание красок. Если смешать желтую и синюю краски, то получим зеленый цвет. Желтый пигмент красителя отражает свет в красном, желтом и зеленом диапазонах видимого спектра, а поглощает свет в остальных диапазонах. Синий пигмент отражает свет в синем, зеленом н фиолетовом диапазонах спектра, а в остальных поглощает. Если смешать два таких пигмента, то единственным диапазоном видимого спектра, световые лучи которого не будут поглощаться, .будет зеленый. В этом случае мы и будем видеть зеленый цвет. Заметим, что смешение в этом случае фактически происходит в самом материале.

2. Аддитивное смешение. При аддитивном смешении цветов процесс выполняется глазом наблюдателя. Пример аддитивного смешения — одновременное проецирование на одно и то же место экрана световых пучков разных цветов. Речь идет о предъявлении в непосредственной близости друг к другу небольших цветных точек или тонких линий, которые глаз не внднт раздельно. Другой способ—вращение диска, имеющего несколько окрашенных секторов, с такой скоростью, что нельзя различить отдельные секторы (диск Максвелла). В указанных примерах аддитивного смешения световые лучи с разной длиной волны одновременно попадают в глаз или попадают в него последовательно с высокой частотой, в результате чего раздражаются либо одна и та же точка сетчатки, либо очень близко расположенные элементы сетчатки.

i76 Глава 4

Рнс, 4.4. Иллюстрация аддитивного смешения цветов.

Поскольку здесь Нас интересует проблема обозначения цвета и поскольку субтрактивное смешение не Является ни единственным, ни простым способом Определения цвета, мы будем рассматривать только аддитивное смешение. Процесс такого смешения определяется тремя простыми законами, сформулированными в 1853 г. Грассманом:

1. Любой Цвет можно получить с помощью линейной комбинации трех основных цветов.

й. Световые лучи одного и того же цвета дают в смеси Идентичный эффект независимо от нх спектрального состава.

3. Если в смеси двух или большего числа составляющих одна или Несколько составляющих Постепенно Изменяются, в то время как остальные Остаются Неизменными, то цвет смеси менйетсй также Постепенно.

На рис. 4.4,0 Показана схема Диска Максвелла. Здесь Цвет. который должен быть получен (UU), помещен в центре, а его окружают три Основных цвета R, G И В, взятые в разных пропорциях. На Диске имеется также черный сектор, который служит дли того. Чтобы сделать Получающийся при вращении диска Цвет более темным Или более светлым. Представим себе. Что ДИСК вращается с большой скоростью. Путем подбора соотношений R, G И В Обеспечивается подгонка под тестовый цвет. Ё Некоторых случаях такая подгонка невозможна до тех пор, пока к тестовому цвету Не будет добавлен один из основных Цветов (ри€. 4.4,5). Добавленный Основной цвет берется по отношению к оставшимся основным цветам СО знаком минус, Первый ЗЗкОН, Сформулированный Грассманом, позволяет на-Писать следующее соотношение между тестовым цветом и основными Цветами:

ии^Я$+00тВВ~, (1)

Иными словами, U частей тестового цвета U Подбираются с помощью аддитивное) Смешения R частей основного цвета R, Q частей основного две га G и В частей основного цвета В.

Ощущение, восприятие и проектирование систем

17?

Если один из основных цветов добавить к тестовому цвету, как в приведенном выше примере, то соотношение (1) принимает вид

Тогда любой цвет можно рассматривать как вектор в трехмерном пространстве (обозначается добавлением черты над соответствующей буквой). Те количества основных цветов (т. е. размеры соответствующих секторов), которые необходимы, чтобы при смешении подобрать цвет, идентичный с тестовым, называются трехстимульными коэффициентами тестового цвета по отношению к данному набору основных цветов. Поэтому трехстимульные коэффициенты R, G и В тестового цвета UU представляют собой координаты цветового вектора UU в цветном пространстве, которое определяется тремя основными цветами.

Таким образом, законы, описанные Грассманом, позволяют обозначить любой цвет с помощью трех чисел — трехстимуль-ных коэффициентов. Однако для того чтобы сделать это основой системы спецификации цветов, некоторые условия должны быть стандартизованы, а именно основные цвета, источник освещения, а также стандартный наблюдатель, который представляет усредненные реакции большого числа выбранных испытуемых, выполнивших процедуру подборки цветов.

В 1931 МКО приняла систему, в которой подробно оговариваются все требования, перечисленные выше.

Любой цвет можно рассматривать как аддитивную смесь всех монохроматических составляющих, входящих в его спектр. Каждая монохроматическая составляющая в свою очередь может быть определена через трехстимульные коэффициенты заданных основных цветов, которые используются при ее подборе. Таким образом, трехстимульные коэффициенты цвета могут быть вычислены путем сложения соответствующих трехстнмуль-ных коэффициентов каждой монохроматической составляющей. Если задано уравнение (1), а трехстнмульнымн коэффициентами каждой монохроматической составляющей с определенной длиной волны являются /?х, G* и В*, то трехстимульные коэффициенты цвета UU определяются следующим образом:

Трехстимульные коэффициенты монохроматических составляющих зависят от выбранных основных цветов, а также от энергии излучения с каждой длиной волны в данном спектре, т. е. от спектрального состава тестового цвета. Предполагая, что эта энергия Af,, определена при измерении и что основные цвета







Дата добавления: 2015-06-15; просмотров: 78. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия