Основные характеристики изображений на экране

Монитор - это, как правило, единственное устройство, "лицом к лицу" с которым пользователь проводит не один год. Удобочитаемость информации на экране зависит от четкости элементов изображения. Основными параметрами изображения на экране монитора являются яркость, контраст, размеры и форма знаков, отражательная способность экрана, наличие или отсутствие мерцаний.

Яркость изображения (имеется в виду яркость светлых элементов, т. е. знака для негативного изображения и фона для позитивного) нормируется для того, чтобы облегчить приспособление глаз к самосветящимся объектам. Ограничены также (в пределах (25%) и колебания яркости. Нормируется внешняя освещенность экрана (100 - 250 лк). Исследования показали, что при более высоких уровнях освещенности экрана зрительная система утомляется быстрее и в большей степени.

До сих пор спорным остается вопрос о том, что лучше для зрения: позитивное изображение (светлый экран и темные символы) или, наоборот, негативное изображение. И для того и для другого варианта можно привести доводы за и против. Гигиенисты считают, однако, что если работа с ПЭВМ предполагает одновременно и работу с бумажным носителем - тетрадь, книга (то есть приходится попеременно смотреть на участки с позитивной и негативной полярностью), то лучше и на экране монитора иметь темные символы на светлом фоне, чтобы глазам не приходилось все время перестраиваться. При выборе цветовой гаммы предпочтение следует отдавать зелено-голубой части спектра. Опрос, проведенный в 1997г. среди студентов Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова, показал, что 66% пользователей предпочитают для длительной работы с видеотерминалом позитивное изображение, в основном вариант "голубой экран - черные символы".

Мнения по поводу выбора определенного цвета свечения экрана также расходятся. Предполагается, что белый, зеленый и оранжевый цвета дают одинаковую четкость при негативной полярности; при наблюдении с больших расстояний зеленый и оранжевый цвета видны лучше, тогда как белый несколько способствует уменьшению числа ошибок чтения. Если учитывать цветовую слепоту и цветное бинокулярное зрение, то красный и голубой цвета не рекомендуются. Вообще, многоцветное представление информации на экране компьютера значительно упрощает ее анализ, однако может  вызвать проблемы у людей с дефектами цветового зрения.

Весьма часто фактором, способствующим быстрому утомлению глаз, становится и контраст между фоном и символами на экране. Понятно, что малая контрастность затрудняет различение символов, однако и слишком большая тоже вредит. Поэтому контраст должен находиться в пределах от 3:1 до 1,5:1. При более низких уровнях контрастности у работающих быстрее наступали неблагоприятные изменения способности фокусировать изображение и критической частоты слияния световых мельканий, регистрировалось больше жалоб на усталость глаз и общую усталость.

Человеческий глаз не может долго работать с мелкими объектами. Вот почему нормируются размеры знаков на экране. Например, угловой размер знака должен быть в пределах от 16 до 60 угловых минут, что составляет от 0,46 до 1,75 см, если пользователь смотрит на экран с расстояния 50 см (минимальное расстояние, рекомендуемое гигиенистами).

Гигиенистами отмечено, что чтение, в первую очередь у детей, значительно затруднено и быстро приводит к утомлению, если буквы имеют непривычные вычурные очертания. По этой причине врачи без энтузиазма относятся к повальному увлечению разнообразными шрифтами, особенно в образовательных программах для детей. Исследования зрения у школьников начальных классов показали, что при чтении текста, набранного шрифтом более сложного рисунка, у детей быстрее падает скорость чтения, чаще отмечается снижение критической частоты слияния световых мельканий. СанПиН включает несколько параметров, определяющих допустимую форму и размеры знака. В частности, нормируется отношение ширины знака к высоте (0,5-1,0, лучше 0,7-0,9), т. е. знаки не должны быть ни слишком узкими, ни слишком широкими. Удобочитаемость снижается, если растр изображения виден; увеличение матрицы знака (до 7*9) повышает удобочитаемость. Оптимальная величина знаков диктуется как  достаточными для идентификации размерами, так и  тем, что знаки не должны быть слишком большими, иначе при чтении слишком мало знаков попадает в поле зрения. Поскольку яркость, в принципе, меняется при каждом пробеге сканирующего луча, четкость символов определяется крутизной изменения яркости при пересечении  контура символа.

Отражательная способность экрана не должна превышать 1%. Для снижения количества бликов и облегчения концентрации внимания корпус монитора должен иметь матовую одноцветную поверхность (светло-серый, светло-бежевый тона) с коэффициентом отражения 0,4-0,6, без блестящих деталей и с минимальным числом органов управления и надписей на лицевой стороне. Антибликовое покрытие уменьшает отражение внешнего света от стеклянной поверхности экрана. Различают несколько типов покрытия: например, специальная, рассеивающая световой поток, гравировка экрана; более эффективное кремниевое покрытие, часто применяемое в стеклянных фильтрах; особые виды устанавливаемых на кинескоп антибликовых панелей. Следует, однако, отметить, что первые два способа уменьшения отражающей способности экрана несколько снижают контрастность и ухудшают цветопередачу, поэтому мониторы с блестящими экранами обычно передают цвета ярче.

Изменение яркости во время одного цикла регенерации может восприниматься как мерцание. Частота, при которой не наблюдается мерцаний - частота слияния мерцаний. Восприятие мерцания зависит не только от  частоты регенерации, но и от ряда других параметров, таких как яркость экрана, освещенность помещения, степень осцилляции, контраст, а также от использования центрального или периферического зрения и от индивидуальной чувствительности. Мерцание отрицательно воздействует на зрительный комфорт оператора и может вызвать симптомы зрительного утомления. Поскольку сетчатка глаза вынуждена постоянно перенастраиваться, видимые мерцания способствуют возникновению адаптационной перегрузки глаз, и, кроме того, изменению аккомодации.

Изменение положения символов на экране во времени - дефект, называемый дрожанием изображения. Это явление связано с неправильными колебаниями магнитного поля, используемого для отклонения электронного луча. 

Некоторые виды люминофора имеют значительное послесвечение, то есть яркость символов снижается очень медленно, и они воспринимаются на протяжении нескольких периодов регенерации после того, как соответствующие пиксели уже больше не облучаются. Такое явление  значительно снижает четкость изображения; на мониторах с быстрыми люминофорами оно не наблюдается.

Основные нормируемые визуальные характеристики мониторов и соответствующие допустимые значения этих характеристик представлены в таблице 1.