顯示界面目標(biāo)編碼顏色匹配工效研究*

金　亮　廖　鎮(zhèn)　周穎偉　劉　雙

(1.西三環(huán)中路19號(hào)　北京　100036)(2.中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院　北京　100181)

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顯示界面目標(biāo)編碼顏色匹配工效研究*

金亮1廖鎮(zhèn)2周穎偉2劉雙2

(1.西三環(huán)中路19號(hào)北京100036)(2.中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院北京100181)

摘要目的:探索軍標(biāo)符號(hào)顏色與背景顏色匹配的一般規(guī)律，為提高信息的視覺作業(yè)績(jī)效提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。方法:參考雷達(dá)顯示界面，選取3個(gè)軍標(biāo)符號(hào)目標(biāo)色與5個(gè)常用背景色作為實(shí)驗(yàn)因素開展工效學(xué)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果:5種背景色差異顯著分為兩類，黑色、深灰色與深藍(lán)色三種背景色的反應(yīng)時(shí)間與淺灰色、淡綠色有顯著性差異，前三者的反應(yīng)時(shí)間明顯快于后兩者。結(jié)論:不同的前景色/背景色組合下人的工作績(jī)效不同，黃/黑組合平均反應(yīng)時(shí)間最短，即工作績(jī)效最好，黃/綠組合平均反應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)；黑、深灰、淺灰、藍(lán)、綠這五種背景色的視覺績(jī)效有顯著性差異，黑色背景下人的工作績(jī)效最好，但與深灰、藍(lán)這兩種背景色差異不顯著。所以選擇雷達(dá)界面背景時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇黑、深灰、藍(lán)這三種背景色。

關(guān)鍵詞編碼; 顏色匹配; 工效; 視覺績(jī)效

Class NumberR857.13

1引言

顏色編碼是顯示器視覺信息顯示的重要信息編碼方式。適當(dāng)?shù)念伾幋a在復(fù)雜顯示界面中能夠增強(qiáng)信息的凸顯性，因此成為視覺工效學(xué)研究的重要內(nèi)容，也是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)[1]。Narborough-Hall在大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上得出，顏色編碼會(huì)對(duì)某些任務(wù)的作業(yè)績(jī)效有提高作用，并對(duì)注意、動(dòng)機(jī)等的增強(qiáng)有促進(jìn)作用[2～3]。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者也對(duì)顏色的心理學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)、編碼方式、在視覺通道中的可識(shí)別性等方面均開展了相應(yīng)的研究[4～6]。朱祖祥、曹立人等發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)與背景色彩的恰當(dāng)匹配能顯著提高信息的傳遞績(jī)效，彩色CRT顯示屏的背景色有以深色為好的趨勢(shì)，目標(biāo)色有以淺色為好的趨勢(shì)[7]。此外，王緯、葛列眾等發(fā)現(xiàn)，在微光環(huán)境下，人對(duì)CRT顯示器顏色色標(biāo)作相對(duì)辨認(rèn)時(shí)，對(duì)紫色、品紅色、藍(lán)綠色、綠色、紅色的相對(duì)辨別能力比較好，而對(duì)黃色、白色、琥珀色的相對(duì)辨別比較差[8]。張磊、周穎偉等則針對(duì)民航飛機(jī)顯示儀表顏色匹配進(jìn)行了工效學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，確定了飛機(jī)儀表典型背景色和目標(biāo)色匹配的辨識(shí)快慢順序，并建立了模型[9～10]。

當(dāng)今液晶屏幕顯示已經(jīng)成為視覺作業(yè)的主要方式，尤其是當(dāng)作業(yè)人員在復(fù)雜界面中獲取多種信息時(shí)，如何選取不同顏色對(duì)其加以區(qū)分，以提高視覺作業(yè)績(jī)效和安全性，已成為色彩工效學(xué)需要重點(diǎn)研究的問題，并在民用領(lǐng)域。但在軍用領(lǐng)域，針對(duì)軍標(biāo)符號(hào)顏色匹配的工效研究還比較欠缺。因此，基于典型界面的軍標(biāo)符號(hào)顏色編碼研究具有重要意義。

2實(shí)驗(yàn)方法

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)元素的選擇參考雷達(dá)界面常用顏色及目標(biāo)符號(hào)，采用3X5完全被試內(nèi)設(shè)計(jì):因素1為目標(biāo)色，包括3個(gè)水平:紅色(GRB(255，0，0))、黃色(GRB(255，255，0))、綠色(GRB(0，255，0))；因素2為背景色，包括五個(gè)水平:黑色(GRB(0，0，0))、深灰色(GRB(80，80，80))、淺灰色(GRB(210，210，210))、深藍(lán)色(GRB(13，64，91))、淡綠色(GRB(42，76，52))。目標(biāo)符號(hào)采用軍用簡(jiǎn)標(biāo)符號(hào)[11]，見表1。

表1　目標(biāo)符號(hào)

實(shí)驗(yàn)界面模擬雷達(dá)掃描界面，見圖1。

圖1　實(shí)驗(yàn)界面

實(shí)驗(yàn)采用快速系列視覺呈現(xiàn)方式。以1個(gè)背景色下呈現(xiàn)1次目標(biāo)色作為1個(gè)視覺刺激，呈現(xiàn)時(shí)間為2s。每個(gè)背景色下依次呈現(xiàn)3個(gè)目標(biāo)色，每個(gè)目標(biāo)色呈現(xiàn)12次，目標(biāo)符號(hào)等概率隨機(jī)呈現(xiàn)。每名被試需要完成五個(gè)背景色的刺激序列，共180個(gè)刺激，360s。為消除實(shí)驗(yàn)順序及疲勞造成的誤差，實(shí)驗(yàn)采用拉丁方設(shè)計(jì)。

2.2被試

被試為50名高校在讀學(xué)生，均為男性，年齡為18～24歲，身體健康，色覺正常，矯正視力在1.0以上，右利手，實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均知情同意。

2.3實(shí)驗(yàn)程序

實(shí)驗(yàn)任務(wù)為目標(biāo)辨識(shí)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)過程中被試距離屏幕的視距為760mm，頭部固定，通過標(biāo)準(zhǔn)鍵盤進(jìn)行人機(jī)交互。實(shí)驗(yàn)開始后，目標(biāo)符號(hào)呈現(xiàn)在雷達(dá)顯示界面中心位置，被試辨別符號(hào)的屬性后做出相應(yīng)的按鍵反應(yīng)，為了消除視覺誤差，每個(gè)背景色完成后被試休息10s。程序自動(dòng)記錄反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)正確率。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于測(cè)試環(huán)境隨機(jī)干擾的存在及被試者生理、心理狀態(tài)非穩(wěn)定性影響，其反應(yīng)時(shí)間測(cè)定值具有不確定性，因此采用拉依達(dá)檢驗(yàn)法剔除異常數(shù)據(jù)。剔除異常值之后，得出不同顏色匹配目標(biāo)辨識(shí)的反應(yīng)時(shí)間，見圖2。

圖2　不同顏色匹配時(shí)被試反應(yīng)時(shí)間均值(單位:ms)

反應(yīng)時(shí)間均值表明，黑色背景下3種目標(biāo)色的反應(yīng)時(shí)間較短，且差異較小，淺灰色和淡綠色背景下3種目標(biāo)色的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。

方差分析表明，在黑色背景下，被試對(duì)3種目標(biāo)色的反應(yīng)時(shí)間差異不顯著(p=0.473762>0.05)，其他四種背景色下三種目標(biāo)色的反應(yīng)時(shí)間差異也不顯著，表明紅、綠、黃三種目標(biāo)色在同一背景色顯示時(shí)對(duì)人眼的辨識(shí)反應(yīng)時(shí)間無顯著影響。

針對(duì)單一目標(biāo)色，進(jìn)行五種背景色的被試反應(yīng)時(shí)間的單因素方差分析。結(jié)果表明，五種背景色差異顯著分為兩類，黑色、深灰色與深藍(lán)色三種背景色的反應(yīng)時(shí)間與淺灰色、淡綠色這兩種有顯著性差異，前三者的反應(yīng)時(shí)間明顯快于后兩者，黑、深灰、深藍(lán)之間差異不顯著，淺灰、淺綠背景色差異不顯著。

被試對(duì)不同顏色匹配目標(biāo)辨識(shí)的反應(yīng)正確率見表2。方差分析表明，人眼對(duì)不同顏色匹配目標(biāo)辨識(shí)的反應(yīng)正確率不顯著(p=0.08>0.05)。

表2　不同顏色匹配目標(biāo)辨識(shí)的反應(yīng)正確率

4結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)是在雷達(dá)顯示界面的基礎(chǔ)上提取顏色編碼作為研究要素，根據(jù)國(guó)軍標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論:

1)不同的前景色/背景色組合下人的工作績(jī)效不同，黃/黑組合平均反應(yīng)時(shí)間最短，即工作績(jī)效最好，黃/綠組合平均反應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)。

2)黑、深灰、淺灰、藍(lán)、綠這五種背景色的視覺績(jī)效有顯著性差異，黑色背景下人的工作績(jī)效最好，但與深灰、藍(lán)這兩種背景色差異不顯著。所以選擇雷達(dá)界面背景時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇黑、深灰、藍(lán)這三種背景色。

以上結(jié)論可為雷達(dá)信息顯示界面設(shè)計(jì)提供一定依據(jù)。

5結(jié)語(yǔ)

影響視覺搜索績(jī)效的因素除前景/背景色之外，還有其他的影響因素。今后進(jìn)一步的研究可以針對(duì)以下兩個(gè)方面:一是不同背景圖對(duì)雷達(dá)目標(biāo)辨識(shí)績(jī)效的影響:不同背景下的信息量不同，對(duì)視距搜索目標(biāo)的干擾度不同，繼而影響視覺績(jī)效；二是實(shí)驗(yàn)環(huán)境背景(如光照環(huán)境)等影響因素對(duì)視覺績(jī)效的影響，后期研究中應(yīng)將雷達(dá)作業(yè)人員的視覺環(huán)境作為要素，開展基于環(huán)境因素的顏色工效學(xué)研究。

參 考 文 獻(xiàn)

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[11] GJB 1845-93艦艇指揮控制系統(tǒng)顯示符號(hào)[S].國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).

Ergonomics of Encoding Color Matching on Display Interface

JIN Liang1LIAO Zhen2ZHOU Yingwei2LIU Shuang2

(1. No. 19 Central Xisanhuan Road, Beijing100036)(2. China Institute of Marine Technology & Economy, Beijing100181)

AbstractThis paper aims to explore the general rules of the military symbol color and background color matching, and provide basic data for improving the visual job performance of information. Reference radar equipment display interface，3 kinds of military symbol color and 5 kinds of background color are selected as the experimental factors to improve ergonomics experiment. Five kinds of background color significantly are divided into two categories. The reaction time of the black, dark gray and dark blue, which are obviously fast, are significant difference to light gray, light green. The human performances are various in different foreground/background color different combinations. The reaction time is shorter of the yellow/black, which shows the best performance. On the contrary, the reaction time is longer of the yellow/green. The visual performances of the 5 kinds of background color are significant different. Black is the best, which is insignificant with dark gray and dark blue. In summary, black, dark gray and dark blue are the priority selections.

Key Wordsencoding, color matching, ergonomics, visual performance

* 收稿日期：2015年11月7日,修回日期：2015年12月27日

作者簡(jiǎn)介：金亮，男，碩士研究生，工程師，研究方向：電子信息系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。廖鎮(zhèn)，男，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：船舶人因工程。周穎偉，女，碩士研究生，工程師，研究方向：船舶人因工程。劉雙，女，碩士研究生，工程師，研究方向：船舶人因工程。

中圖分類號(hào)R857.13

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.028