Общая характеристика зрительного анализатора

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.

Глаз человека работает по принципу фотографической камеры, роль объектива в которой выполняет хрусталик. 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, адаптирующаяяркость, 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.

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. Для создания оптимальных условий зритель­ного восприятия необходимо не только обеспечить требуемую яркость и контраст сигналов, но также и равномерность распре­деления яркостей в поле зрения.

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).

Работа при прямом контрасте является более благоприятной, чем работа при обратном контрасте.

Спектральная чувствительность. Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапа­зоне     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).

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.

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.

Острота зрения. Остротой зрения называется способность глаза различать мел­кие детали предметов. Она определяется величиной, обратной тому минимальному угловому размеру предмета в минутах, при котором он различим глазом. Угол зрения равный 1΄ соответ­ствует единице остроты зрения. Острота зрения зависит от уровня освещенности, расстояния до рас­сматриваемого предмета, его по­ложения относительно наблюдате­ля и возраста наблюдателя.

Поле зрения. Условно все поле зрения можно разбить на три зоны: цент­рального зрения (4–10°), где возможно наиболее четкое различе­ние деталей; ясноговидения (30–35°), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различения мелких деталей; периферического­зрения (75–90°), где предметы обнаруживаются, но не опознаются. Зона периферического зрения играет большую роль при ориентации во внешней обстановке. Объекты, находя­щиеся в этой зоне, легко и быстро могут быть перемещены в зону ясного видения с помощью установочных движений (скачков) глаз и головы

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

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.

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.

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.

Рассмотренные особенности работы зрительного анализатора следует учитывать при организации деятельности оператора. Прежде всего, время действия сигнала не должно быть меньше латентного периода. В противном случае воспринимаемый конт­раст и интенсивность сигнала будут во столько раз меньше действительных значений, во сколько раз время действия сигнала меньше латентного периода.

Однако этого еще не достаточно для правильного опознания сигнала. Для опознания необходимо дополнительное время, так называемый «выяснительный период», который обычно не может быть меньше 0,1 с. При трудном различении (сложности знаков) процесс опознания становится еще более медленным, составляя для знаков средней сложности более 0,2 с, а для знаков повышенной сложности – более 0,6 с.

Если же возникает необходимость в последовательном реа­гировании оператора на дискретно появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть не меньше времени сохранения ощущения, равного 0,2–0,5 с. В противном случае будет замед­ляться точность и скорость реагирования, поскольку во время прихода нового сигнала в зрительной системе оператора еще будет оставаться образ предыдущего сигнала.

Критическая частота мельканий. Критической частотой мельканий называется та минимальная частота проблесков, при которой возникает их слитное восприятие. Эта частота зависит от яркости, размеров и конфигурации знаков

Время адаптации. В процессе адаптации в значительной степени (до 10¹² раз) меняется чувствительность зрительного ана­лизатора. Различают два вида адаптации: темновую (при пере­ходе от света к темноте) и световую (при переходе от темноты к свету). Время адаптации зависит от ее вида и составляет десятки минут при темновой адаптации

Время информационного поиска. Большую роль в процессе зрительного восприятия играют движения глаз. Они делятся на поисковые (установочные) и гностические (познавательные).

С помощью поисковыхдвижений осуществляется поиск задан­ного объекта, установка глаза в исходную позицию и корректировка этой позиции. Длительность поисковых движений определяется углом, на который перемещается взор.

К гностическимдвижениям относятся движения, участвующие в обследо­вании объекта, его опознании и различении деталей объекта. Основную информацию глаз получает во время фиксации, то есть во время относительно неподвижного положения глаза, когда взор пристально устремлен на объект.