康文科 楊華 俞瀟 劉華靜
摘要:視覺是重要的人機交互手段,也是人體舒適度感知最直觀的來源和效果體現(xiàn)。但是,由于舒適度是人體的主觀感受,在設計過程中難以實現(xiàn)定量化的測量和評價。本研究以閱讀手機電子書為例,研究被試者閱讀手機電子書一段時間之后的視覺舒適程度,并且跟蹤一定條件下其視覺舒適度與時間的關系,實現(xiàn)視覺信息感知的舒適度量化計算,建立以視覺為基礎的人機交互舒適度量化模型,最后進行驗證實驗對模型加以驗證。
關鍵詞:視覺;人機交互;舒適度量化;多信息融合;匹配模型
1引言
1.1研究背景、目的和意義
如今,手機占據(jù)了人們生活的絕大部分,人們每天會花費大量的時間在手機閱讀上,但是人們在長時間使用手機閱讀后,常會出現(xiàn)眼睛干澀酸痛等視疲勞現(xiàn)象。視覺是人類最重要的感覺,但是,因為舒適度是人體的主觀感受,在目前的研究中普遍都是定性描述。因此,研究視覺的舒適度的定量化檢測,具有重要意義。
視覺舒適度則是指眼睛接受外界電磁波時眼睛主觀的舒適感受,具體表現(xiàn)在用眼一段時間后眼睛的疲勞程度。
2 評價模型
視覺舒適度是人對光環(huán)境的心理感覺的舒適程度, 因此視覺舒適度是一個心理感覺量。影響視覺舒適度的因素很多,在建立視覺舒適度的數(shù)學模型時, 必須考慮到視覺舒適度具有“心理感覺量”和“取決于多種不確定因素”這兩個特征。
以隨閱讀時間變化的閱讀舒適度變化為例開展研究,確定可用性、感知的視覺舒適度為主觀測量指標,在實驗時直接詢問被測試者的感受,運用量表對被測試者的主觀感覺進行量化。研究量表為:0——沒有疲勞感;1——基本沒有疲勞感;2——有輕微疲勞感;3——有明顯疲勞感,但在耐受范圍內(nèi):4——疲勞感加劇,出現(xiàn)多種眼部不適。
3 實踐
3.1 實驗設計
實驗采用組間重復測量實驗設計方案,選擇了手機自帶閱讀APP作為測試標準。被試者為20位年齡在19-22歲之間的志愿者,均為無重度近視和散光的大學生。
實驗開始前,安排被試者休息至舒適度測試為0(完全舒適)的狀態(tài)。實驗過程中,被試者每使用手機閱讀5分鐘電子書,立刻詢問被試者的主觀視覺舒適度后填寫量表。每位參與者需50—60分鐘完成實驗的所有內(nèi)容。實驗流程為:1測試者休息至完全舒適狀態(tài);2閱讀標準電子書5分鐘;3感受視覺舒適度并記錄結(jié)果;4重復2、3步驟9次;4整理實驗數(shù)據(jù),實驗結(jié)束。
4 案例分析
筆者采用控制變量法,對20個被測者在相同時間段、相同地點進行了多次實驗,共計20組數(shù)據(jù)。 以實驗記錄次數(shù)為x軸,以視覺舒適度為y軸,如圖1所示在x-y坐標系里畫出散點圖。
圖1實驗時間與視覺舒適度y之間的關系曲線
根據(jù)散點圖中視覺舒適度的變化規(guī)律及趨勢線,筆者發(fā)現(xiàn)視覺舒適度與時間的變化曲線類似s型增長,將數(shù)據(jù)代入origin非線性擬合,通過對比,得出擬合模型為Slogisticl1 S型函數(shù)時擬合度最高,R平方為0.991.此時方程為y=a/[1+e-k(x-xc)]。
擬合得——a=3.12966,xc=35.94068,k=0.15607,擬合方程為y=3.12966/{1+e-[0.15607*(x-35.94068)]}
該式就是所求的信息感知中的視覺舒適度值y與時間變量x之間關系的表達式。
舒適度量化的數(shù)學模型驗證
為了驗證該數(shù)學模型關系式的準確性,又對另外的5名實驗者在相同的條件下進行模型驗證實驗。將實驗數(shù)據(jù)舒適度和通過數(shù)學模型關系式轉(zhuǎn)化得出的視覺舒適度進行比較。圖2為驗證數(shù)據(jù)相較于關系式曲線的散點圖。
圖2為驗證數(shù)據(jù)相較于關系式曲線的散點圖
從上表中的驗證數(shù)據(jù)看,從實驗中的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過關系表達式的計算得出的視覺舒適的數(shù)學模型基本符合。
5 結(jié)論
本研究對實驗對象做了大量實驗,將實驗數(shù)據(jù)導入origin軟件,繪出視覺舒適度隨閱讀時間的變化曲線,以S型曲線為參考進行擬合,得出了視覺舒適度與閱讀時間之間的關系式,建立閱讀時間與視覺舒適度關系的數(shù)學模型。其結(jié)果表明:該實驗得出的數(shù)學模型能較好的反應視覺舒適度隨閱讀時間變化的客觀規(guī)律,該數(shù)學模型可以為設計生產(chǎn)中的視覺時間配置提供理論依據(jù),使產(chǎn)品在視覺人機交互方面更加人性化。
參考文獻:
[1]Zhang L,Zhang YQ,Zhang JS,et al.Visual fatigue and discomfort afterstereoscopic display viewing[J].Acta Opthalmologica,2013,91( 2) :149-153.
[2]蔡建奇, 王薇, 邵光達. LED電視在3D模式下的視覺健康舒適度測試研究[J]. 電視技術, 2014, 38(24):55-57.