Раздел 1 Методологические основы инженерной психологии

Раздел 1 Методологические основы инженерной психологии

Тема 1.1 Предмет, цель, задачи инженерной психологии и эргономики

Предмет, цель и задачи инженерной психологии

Определение и предмет инженерной психологии

Инженерная психология –научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации системы «Человек-машина» (СЧМ).

Инженерная психология рассматривает деятельность человека и функционирование машины во взаимосвязи. При этом подчеркивается ведущая роль человека. Человек– это субъект труда, а машина – это орудие труда.

Таким образом, предметоминженерной психологии являются процессы информационного взаимодействия человека и техники.

 

Возникновение инженерной психологии

Как самостоятельная наука инженерная психология начала формироваться в 40-х годах XX века. Ее развитие как науки прошло ряд этапов от накопления и анализа данных о человеческом факторе до системного подхода к проектированию и эксплуатации сложных человеко-машинных комплексов.

В СССР интенсивное развитие инженерной психологии началось в 50-е годы XX столетия. В 1959 году при Ленинградском Государственном университете была создана первая в стране научно-исследовательская лаборатория инженерной психологии. В 1963 году была издана первая в стране монография по инженерной психологии (Б.Ф. Ломов. Человек и техника. Л.: Издательство ЛГУ, 1963 г.), в которой были систематизированы и обобщены достигнутые к тому времени результаты исследований.

Цель и задачи инженерной психологии

Инженерная психология возникла на стыке технических и психологических наук.

Как психологическая наука инженерная психология изучает психологические процессы и свойства человека, выясняя какие требования к техническим устройствам вытекают из особенностей человеческой деятельности, т.е. решает задачу информационного приспособления техники и условий труда к человеку.

Как техническая наука инженерная психология изучает пульты (панели) управления технических устройств, процессы и алгоритмы их функционирования для выяснения требований, предъявляемых к психологическим и физиологическим особенностям человека-оператора. Таким образом, конечной целью инженерной психологии является обеспечение эффективного информационного взаимодействия человека-оператора с техническим средством, повышение производительности труда путем гуманизации техники и технологии.

Главной задачей инженерной психологии является разработка оптимальных методов и средств разрешения противоречий между технологическими процессами и техникой с одной стороны, и трудовой деятельностью человека – с другой, возникающих в процессе развития производства.

Основными задачами инженерной психологи являются:

1. Анализ функций человека в СЧМ, изучение структуры и классификация деятельности оператора.

2. Изучение процессов преобразования информации человеком-оператором, которое включает: прием информации, переработку информации, принятие решения, осуществление управляющих воздействий.

3. Разработка принципов построения рабочих мест операторов.

4. Изучение влияния психологических факторов на эффективность СЧМ.

5. Разработка принципов и методов профессиональной подготовки операторов в СЧМ, которая включает: профессиональный отбор, обучение, тренировку, формирование коллектива.

6. Инженерно-психологическое проектирование и оценка СЧМ. Эта задача является обобщающей и при ее реализации используются результаты, полученные при решении всех предыдущих задач.

7. Определение экономического эффекта инженерно-психологических разработок.

Рассмотренные задачи решаются как на этапе проектирования, так и на этапе эксплуатации СЧМ.

В более конкретном плане проблематика инженерной психологии может быть разделена на ряд направлений:

– методологическое;

– психофизиологическое;

– системотехническое;

– эксплуатационное.

Методологическое:

– определение предметов и целей исследований;

– разработка методов исследований;

– разработка принципов исследований;

– установление места инженерной психологии в системе наук.

Психофизиологическое:

– изучение характера оператора;

– анализ деятельности оператора;

– оценка характеристик выполнения отдельных действий;

– изучение состояний оператора.

Системотехническое:

– разработка принципов построения элементов СЧМ;

– проектирование и оценка СЧМ;

– разработка принципов организации СЧМ;

– оценка надежности и эффективности СЧМ.

Эксплуатационное:

– профессиональная подготовка операторов;

– психологическое обеспечение научной организации труда;

– организация групповой деятельности операторов;

– разработка методов повышения работоспособности операторов.

Рассмотренная классификация наглядно показывает, по каким направлениям происходит решение стоящих перед инженерной психологией задач.

С инженерной психологией тесно связана эргономика.

Предмет, цель и задачи эргономики

Рис. 1.2 Учет особенностей строения руки при проектировании посуды

 

Под термином «человек-оператор»в эргономике и инженерной психологии понимается человек, осуществляющий трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с предметом труда, машиной и внешней средой (для эргономики) посредством информационной модели и органов управления (инженерной психологии).

Информационная модель – это организованное в соответствии с определенной системой правил отображение предмета, СЧТС, внешней среды и способов воздействия на них. На основе восприятия информационной модели в сознании оператора формируется образ состояния управляемого объекта.

На прием и переработку информации человеком-оператором могут влиять такие факторы внешней (рабочей) среды, как температура, шум и вибрация, освещенность, изменение внешнего давления, ускорение, изменение газового содержания (состава) воздуха, электромагнитное и другие виды излучений. Они могут резко изменять соматическое и психическое состояние оператора и, следовательно, снижать эффективность его деятельности вплоть до проявления неадекватного поведения. Не менее важна и социальная среда (рабочий коллектив), в которой работает оператор.

 

Раздел 2 Психофизиологические характеристики деятельности человека-оператора

Тема 2.1 Особенности восприятия человеком информации в системе «Человек-машина»

Рис. 6.1 Структурная схема системы «Человек-машина»

 

Рассмотрим, как работает такая система.

На средствах отображения информации (СОИ) РЭС отображается не само состояние объекта управления, а имитирующий его образ, называемый информационной моделью, которая в голове оператора преобразуется в оперативный образ или концептуальную модель (conception – представление, понятие).

На «входе» человека имеются рецепторы, преобразующие энергию внешнего воздействия в нервные импульсы.

В центральной нервной системе происходит сравнение поступивших сигналов с некоторыми эталонными, хранимыми в памяти, и происходит принятие решения по управлению, которое производится на основе определенных навыков.

Эффекторы производят обратное преобразование энергии импульсов в энергию движения и через органы управления РЭС управляют объектом управления или самой РЭС, состояние которой отображается на СОИ. Так происходит один цикл управления;

Для нормального функционирования СЧМ необходимо обеспечить оптимальное согласование двух участков: 1 и 2. Это и является главной задачей инженерной психологии (в основном участок 1) и эргономики (в основном участок 2).

Особенность этой системы состоит с том, что «вход» и «выход» человека изменить нельзя. Следовательно, для обеспечения согласования при проектировании РЭС можно менять только «вход» или «выход» РЭС. Поэтому требования к проектированию РЭС (СЧМ) формулируются на основе знаний особенностей «входа» и «выхода» человека, то есть знаний особенностей построения рецепторов и эффекторов, их характеристик и особенностей восприятия человеком информации.

 

Стадии приема информации

Деятельность оператора по управлению начинается с приема осведомительной информации об объекте управления. Основными психическими процессами, участвующими в приеме информации, являются ощущение, восприятие, представление и мышление.

Прием информации человеком-оператором необходимо рассматривать как процесс формирования перцептивного (чувственного) образа. Под ним понимается субъективное отражение в сознании человека свойств действующего на него объекта. Формирование перцептивного образа является фазным процессом. Оно включает несколько стадий: обнаружение, различение и опознание.

Обнаружение – стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет объект из фона, но еще не может судить о его форме и признаках.

Различение – стадия восприятия, на которой наблюдатель способен раздельно воспринимать два объекта, расположенных рядом (либо два состояния одного объекта) и выделять детали объектов.

Опознание – стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет существенные признаки объекта и относит его к определенному классу.

Длительность этих стадий зависит от сложности воспринимае­мого сигнала.

Восприятие, как основа процесса приема информации операто­ром, характеризуется такими свойствами, как целостность, осмысленность,избирательность и константность.

Целостность восприятия возникает в результате анализа и синтеза комплексных раздражителей в процессе деятельности оператора.

Осмысленность состоит в том, что воспринимаемый объект относится оператором к определенной категории.

Избирательность заключается в преимущественном выделении одних объектов по сравнению с другими. Избирательность восприятия является выражением определенного отношения оператора к воздействию на него предметов и явлений внешней среды.

Константностью восприятия называется относительное постоянство некоторых воспринимаемых свойств предметов при изменении условий восприятия. Например, при зрительном восприятии имеет место константность цвета, величины и формы предметов. Константность восприятия цвета заключается в относительной неизменности видимого цвета при изменении освещения. Относительное постоянство видимой величины предметов при их различной удаленности называется константностью восприятия величины.Константность восприятия формы предметов заключается в относительной неизменности восприятия формы предмета при изменении положения его по отношению к линии взора оператора. Константное восприятие связано с восприятием предмета или предметной ситуации как единого целого.

Перечисленные свойства восприятия представляют определенный интерес в плане инженерной психологии в том смысле, что они не являются изначальными свойствами перцептивного образа, а формируется в процессе его становления. Этот факт имеет большое значение для правильного построения средств отображения информации, для организации профессионального отбора и обучения операторов.

Рис. 6.2 Этапы деятельности оператора и факторы, влияющие на их выполнение

Виды труда оператора

Наряду с общими чертами деятельности оператора можно выделить и различные виды операторского труда, каждый из которых характеризуется своими частными особенностями.

Оператор - технолог. Оператор-технолог включен в технологический процесс непосредственно. Он работает в основном в режиме немедленного обслуживания. Преобладающими в его деятельности являются управляющие действия. Выполнение действий регламентируется обычно инструкциями, которые содержат, как правило, почти полный набор ситуаций и решений. К этому виду относятся операторы технологических процессов, автоматических линий, операторы по приему и переработке информации и т.п.

Оператор - наблюдатель (контролер). Оператор-наблюдатель является классическим типом оператора, с изучения деятельности которого и началась инженерная психология. Важное значение для деятельности такого оператора имеют информационные и концептуальные модели, а также процессы принятия решения. Управляющие действия оператора-наблюдателя (по сравнению с оператором-технологом) несколько упрощены. Оператор-наблюдатель может работать в режиме отсроченного обслуживания. Такой тип деятельности является массовым для систем, работающих в реальном масштабе времени (операторы радиолокационной станции, диспетчеры на различных видах транспорта и т. п.).

Оператор - исследователь. Оператор-исследователь в значительно большей степени использует аппарат понятийного мышления и опыт, заложенные в концептуальную модель. Органы управления играют для него еще меньшую роль, а «вес» информационных моделей, наоборот, существенно увеличивается. К таким операторам относятся пользователи вычислительных систем, дешифровщики различных объектов (образов) и т.п.

Оператор - руководитель. Оператор-руководитель в принципе мало отличается от предыдущего типа, но для него механизмы интеллектуальной деятельности играют главенствующую роль. К таким операторам относятся организаторы, руководители различных уровней, лица, принимающие ответственные решения в человеко-машинных комплексах и обладающие интуицией, знанием и опытом.

Оператор - манипулятор. Для деятельности оператора-манипулятора большое значение имеет сенсомоторная координация (например, непрерывное слежение за движущимся объектом) и моторные (двигательные) навыки. Хотя механизмы моторной деятельности имеют для него главенствующее значение, в деятельности используется также аппарат понятийного и образного мышления. В функции оператора-манипулятора входит управление роботами, манипуляторами, машинами-усилителями мышечной энергии человека (станки, экскаваторы, транспортные средства и т.п.).

 

Виды анализаторов

Физиологической основой формирования перцептивного образа является работа анализаторов. Анализаторами называются нервные приборы, посредством которых человек осуществляет анализ раздражений. Любой анализатор состоит из трех основных частей: рецептора, проводящих нервных путей и центра в коре больших полушарий головного мозга (рис. 7.1). /Pict 7-01/

 

 

Рис. 7.1 Строение анализатора человека

 

Основной функцией рецептора является превращение энергии действующего раздражителя в нервный процесс. Вход рецептора приспособлен к приему сигналов определенной модальности (вида) – световых, звуковых и др. Однако его выход посылает сигналы, по своей природе единые для любого входа нервной системы. Это позволяет рассматривать рецепторы как устройства кодирования информации.

Проводящие нервные пути осуществляют передачу нервных импульсов в кору головного мозга. Эти импульсы, достигнув коры головного мозга, подвергаются там определенной обработке и сновавозвращаются в рецепторы. Только в таком процессе взаимодейст­вия рецепторов и центров в коре больших полушарий происходит формирование перцептивного образа (рис. 7.2). /Pict 7-02/

 

 

 

Рис. 7.2 Схема анализаторов: I – область спинного и продолговатого мозга, куда вступают афферентные волокна;

II– таламус (переключательный центр); III – кора мозга

В зависимости от модальности поступающего сигнала разли­чают 11 видов анализаторов:

Внешние:

– зрительный;

– слуховой;

– тактильный;

– болевой;

– температурный;

– обонятельный;

– вкусовой;

Внутренние:

– давления;

– кинестетический;

– вестибулярный;

– специальные (расположенные во внутренних органах и полостях тела).

Наибольшее значение для деятельности оператора имеют зрительный анализатор, за ним следуют слухо­вой и тактильный (осязательный) анализаторы. Участие других анализаторов в деятельности оператора невелико (рис. 7.3). /Pict 7-03/

 

Рис. 7.3 Степень нагружения анализаторов

Характеристики анализаторов

Основными характеристиками любого анализатора являются пороги – абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный. Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отношению к энергетическим (интенсивность), простран­ственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.

Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва замет­ное ощущение, носит название нижнего абсолютного порога чувст­вительности, а максимально допустимая величина – верх­него абсолютного порога чувствительности (это понятие вводится по отношению лишь к энергетическим характеристикам). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются. Увеличение интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызы­вает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т. д.). Интервал между нижним и верхним порогами носит название диапазона чувствительности анализатора.

С помощью анализаторов человек может не только ощущать тот или иной сигнал, но и различать сигналы по величине. Для характери­стики различения вводится понятие дифференциального порога (от лат. differentia – различать), под которым понимается мини­мальное различие между двумя раздражителями (сигналами), либо между двумя состояниями одного раздражителя, вызывающее едва заметное различие ощущений: /Pict 7-04/

,

где I ₀ – исходное значение сигнала (раздражителя); I _Δ– измененное значение сигнала.

Экспериментально уста­новлено, что величина дифференциального порога пропорциональна исходной величине раздражителя: /Pict 7-05/

,

где к – константа, равная 0,01 для зрительного анализатора, 0,1 – для слухового и 0,3 – для тактильного.

На основании этого выражения может быть установлена зависи­мость между величиной сигнала и величиной вызываемого им ощу­щения: /Pict 7-06/

,

где В – величина ощущения; к и с – константы.

Эта зависимость носит название основного психофизического закона, или закона Вебера - Фехнера. Согласно этому закону, интенсивность ощущения прямо пропорциональна логарифму силы раздражителя. Закон справедлив только для среднего участка диапазона чувствительности анализатора.

Понятие дифференциального порога имеет большое значение в психофизике и экспериментальной психологии. Однако оно является явно недостаточным для инженерной психологии, так как величина дифференциального порога характеризует предель­ныевозможности анализатора и поэтому не может служить основа­нием для выбора допустимой длины алфавита сигналов. Для этого необходимо пользоваться величиной, характеризующей не минимальную, а некоторую оптимальную различимость сигналов. Такой величиной в инженерной психологии является оперативный порог различения. Он определяется той наименьшей величиной разли­чия между сигналами, при которой точность и скорость различе­ния достигают максимума. Обычно оперативный порог различе­ния в 10–15 раз больше диф­ференциального: /Pict 7-07/

.

Свойства анализаторов

Важнейшими свойствами анализаторов, имеющими большое значение для деятельности оператора, являются адаптивность и избирательность.

Адаптивность – это изменение диапазона чувствительности анализатора в соответствии с изменением работы интенсивности раздражителя. В процессе адаптации изменяются как энергетический, так и вре­менной и пространственный пороги анализаторов. Адаптация харак­теризуется величиной изменения чувствительности и временем, в течение которого она осуществляется. Эти показатели различны для разных анализаторов. Так, например, тактильный анализатор адаптируется наиболее быстро, зрительный – сравнительно мед­ленно, однако диапазон изменения чувствительности у него очень большой.

Избирательность анализатора заключается в его способности из множества раздражителей, действующих на человека в каждый момент времени, в зависимости от условий выделять лишь опре­деленные. Избирательность является условием формирования адек­ватных ощущений и обеспечивает высокую помехоустойчивость анализаторов. Избирательность может быть амплитудной, простран­ственной, временной и вероятностной. Последнее означает дублирование сигналов, передаваемых в мозговой центр.

2.2.4 Требования к сигналам - раздражителям

Рассмотренные характеристики и устройство анализаторов поз­воляют сформулировать общие требования к сигналам-раздражи­телям, адресованным оператору:

– интенсивность сигналов должна соответствовать средним зна­чениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обес­печивает наиболее оптимальные условия для приема и переработки информации;

– для того чтобы оператор мог следить за изменением сигна­лов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечивать различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения;

– перепады между сигналами не должны значительно превы­шать оперативный порог, так как при больших перепадах возникает утомление;

– наиболее важные индикаторы следует распола­гать в тех зонах сенсорного поля анализатора, которые соответствуют участ­кам рецепторной поверхности с наибольшей чувствительностью;

– при проектировании индикаторных устройств необходимо пра­вильно выбирать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, тактильный и т. д.).

Тема2.3 Характеристики зрительного анализатора

Таблица 8.1 Приближенные значения коэффициентов отражения поверхностей различного цвета

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. Слепящая яркость определяется адаптирующей яркостью и размером светящейся поверх­ности: /Pict 8-08/

,

где В_А – адаптирующая яркость, – телесный угол, под которым оператору видна светящаяся поверхность (в стерадианах).

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, то есть /Pict 8-09/

.

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.

Диапазон чувствительности зрительного анализатора лежит в пределах от 10^-6 до 10⁶ кд/ , то есть /Pict 8-10/

.

Наилучшие же условия для работы будут при уровнях адаптирующей яркости, лежащей в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен кд/ , то есть для n = 1–10 /Pict 8-11/

.

Контраст. Видимость предметов определяется также их контрастом по отношению к фону: /Pict 8-12/

,

где В _max и B _min – максимальная и минимальная яркость.

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: /Pict 8-13/ и /Pict 8-14/

; ,

где В _фи В _п – соответственно яркость фона и предмета.

Оптимальная величина контраста должна лежать в пределах 0,60–0,95,то есть /Pict 8-15/

0,6 ≤ (к_п, к_о) ≤ 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. Необходимо знать также, как этот контраст вос­принимается в конкретных условиях. Для этого вводится поня­тие порогового контраста, который равен /Pict 8-16/

,

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

Величина К_пор 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. Это означает также, что для нор­мальной видимости рассчитанная величина контраста должна быть больше пороговой К_пор в 10–15 раз, то есть /Pict 8-17/

к_п, к_о ≥ 10 к_пор. _.

Величина порогового контраста зависит от яркости адаптации (яркости фона Bф) и угловых размеров предметов α (рис. 8.1) /Pict 8-18/.

Рис. 8.1 Зависимость порогового контраста от яркости адаптации и угловых размеров предметов

Из рисунка видно, что 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_о уменьшается).

Спектральная чувствительность. Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапа­зоне 380–760 нм, то есть /Pict 8-19/

Δλ_гл = 380–760 нм.

Однако чувствительность глаза к волнам различ­ной длины неодинакова. Наибольшую чувствительность глаз имеет по отношению к волнам в середине спектра видимого света (500–600 нм). Этот диапазон соответствует излучению желто-зеленого цвета. Важной характеристикой глаза является спектральная чувствительность или относительная видность /Pict 8-20/

,

где Е_λ – ощущение, вызываемое источником излучения c длиной волны λ; Е ₅₅₅ – ощущение, вызываемое источником излучения той же мощности с длиной волны 555 нм.

Кривая спектральной чувствительности глаза приведена на рис. 8.2. /Pict 8-21/ Из рисунка, например, видно, что для обеспечения одинакового зри­тельного ощущения необходимо, чтобы мощность синего излуче­ния была в 16,6 раза а красного – в 9,3 раза больше мощности желто-зеленого излучения. По этой причине цветоощущение (относительная видность) условно также может быть отнесено к энергетиче­ским характеристикам зрительного анализатора.

Рис. 8.2 Кривая спектральной чувствительности глаза

При недостатке освещения (сумеречное зрение) кривая спектральной чувствительности смещается влево приблизительно на 50 нм (эффект Пуркинье) (рис. 8.3). /Pict 8-22/

Рис. 8.3 Кривая спектральной чувствительности глаза при нормальной и недостаточной освещенности

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.

Рис. 8.4 Информационная воронка в зрительном анализаторе

Наибольшая пропускная способность (≈ дв.ед./с) имеет место на уровне фоторецепторов (сетчатки). По мере про­движения к более высоким уровням приема информации пропуск­ная способность уменьшается, составляя на корковом уровне лишь 20–70 дв.ед./с. Еще меньше пропускная способность на уровне реакций. Здесь она составляет 2–4 дв.ед./с.

Приведенные данные позволяют представить зрительный ана­лизатор в виде информационной «воронки», широкая часть которой соответствует сетчатке, (нижний уровень), а узкая – зрительной области коры головного мозга (верхний уровень).

В подобном принципе работы зрительной системы заложен глубокий биологический смысл – информационная «воронка» по­вышает надежность линии передачи и резко сокращает вероятность посылки в мозг ошибочного сигнала. Благодаря этому сообщения, характеризующиеся в нижних отделах зрительного анализатора значительной статистической избыточностью, по мере передачи в вышележащие отделы принимают все более и более экономную форму.

Рис 8.6 Поле зрения человека

Рис 8.7 Оптимальные и максимальные углы обзора в вертикальной и горизонтальной плоскости при повороте глаз

Рис 8.8 Оптимальные и максимальные углы обзора в вертикальной и горизонтальной плоскости при повороте головы

Рис 8.9 Оптимальные и максимальные углы обзора в вертикальной и горизонтальной плоскости при повороте головы и глаз

Необходимо также учитывать и дифференцирование цвета в различных областях поля зрения (рис. 8.10) и (рис. 8.11). /Pict 8-31/ и /Pict 8-32/

Рис. 8.10 Пределы нормальной дифференциации цвета в вертикальной плоскости

 

Рис. 8.11 Пределы нормальной дифференциации цвета в горизонтальной плоскости

Объем зрительного восприятия. Объем зрительного восприятия определяется числом объектов, которые может охватить и запомнить человек в течение одной зрительной фиксации. При предъявлении не связанных между собой объектов объем зрительного восприятия составляет 4–8 элементов. Следует отметить, что объем воспроизведенного материала определяется не столько объемом восприятия, сколько объемом памяти. В зрительном образе может отражаться значительно большее число объектов, однако они не могут быть воспро­изведены из-за ограниченного объема памяти. Следова­тельно, практически важно учитывать не столько объем восприятия, сколько объем памяти. Для нормальной работы оператора необходимо, чтобы в центральное поле зрения, ограниченное углом 4–10°, попадало не более 6±2 элемента (рис. 8.12). /Pict 8-33/

Рис. 8.12 Объем зрительного восприятия

 

Тогда размер центрального поля зрения может быть определен по формуле /Pict 8-34/

,

где l – расстояние до рассматриваемого предмета (элемента); α_пз – угол центрального поля зрения.

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, критическаячастота мельканий, время адаптации, времяинформационного поиска.

Латентный период и длительность инерции ощущения. Временная диаграмма работы зрительного анализатора показана на рис. 8.13. /Pict 8–35/ В промежутке времени t₀–t₃ на глаз человека действует световой сигнал. Зрительное ощущение этого сигнала начинается не в момент времени t₀, а в момент t₁.

Рис. 8.13 Временная диаграмма работы зрительного анализатора: а – входной сигнал; б – принятый сигнал

Промежуток времени t₀–t₁ представляет собой латентный (скрытый) период зрительного анализатора. Латентным периодом называется промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. Это время зависит от интенсивности сигнала (чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), его угловых размеров, зна­чимости сигнала (реакция на значимый для оператора сигнал короче, чем на сигналы, не имеющие значе­ния для оператора), сложности ра­боты оператора (чем сложнее выбор нужного сигнала среди осталь­ных, тем реакция на него будет больше), возраста и других индивидуальных особенностей человека. В среднем для большин­ства людей латентный период зри­тельной реакции лежит в пределах 160–240 мс.

Зрительное ощущение, возникнув в момент времени t_{1 ,}развивается не сразу, а постепенно и достигает своего максималь­ного значения в момент t₂, после чего оно сохраняется в течение всего времени действия сигнала (раздражителя). После окончания воздействия раздражителя (момент t₃) зрительное ощущение исче­зает не сразу, а также постепенно и заканчивается в момент t₄. Промежуток времени t₃ – t₄ носит название длительности инерции ощущения. Длительностью инерцииощущения называется промежуток времени от момента прекращения действия сигнала до момента полного отсутствия ощущения. Для большинства людей длительность инерции ощущения составляет 10–120 мс.