close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка метода количественной оценки оптимальных цветовых решений офисного пространства

код для вставкиСкачать
ФИО соискателя: Пантелеева Наталия Сергеевна Шифр научной специальности: 05.09.07 - светотехника Шифр диссертационного совета: Д 212.157.12 Название организации: Московский энергетический институт (технический университет) Адрес организации: 111250,
на правах рукописи
Пантелеева Наталия Сергеевна
РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ
ОПТИМАЛЬНЫХ ЦВЕТОВЫХ РЕШЕНИЙ ОФИСНОГО
ПРОСТРАНСТВА
Специальность 05.09.07. – Светотехника
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2012
Диссертация выполнена на кафедре Светотехника федерального
государственного бюджетного образовательного учреждения высшего
профессионального
образования
«Национальный
исследовательский
университет «МЭИ».
Научный руководитель:
Официальные оппоненты:
кандидат технических наук, профессор
Лебедкова Светлана Михайловна
доктор технических наук, профессор
главный научный сотрудник
ФГУП НИИ Телевидения
Полосин Лев Леонидович
кандидат технических наук
старший научный сотрудник
ЦНИИЭП Инженерного оборудования
Каменская Галина Васильевна.
Ведущая организация:
Всероссийский научноисследовательский, проектноконструкторский светотехнический
институт им. С.И. Вавилова
(«ВНИСИ»)
Защита диссертации состоится « 17 » мая 2012 г. в _16.00_ часов на
заседании диссертационного совета Д 212.157.12 при ФГБОУ ВПО
«Национальный исследовательский университет «МЭИ» по адресу: 111250,
Москва, Красноказарменная ул., д. 13, корпус Е, ауд. Е-603.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО
«Национальный исследовательский университет «МЭИ».
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью
учреждения, просим присылать по адресу: 111250, Москва, ул.
Красноказарменная, д. 14, Ученый совет ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ».
Автореферат разослан «
Учёный секретарь
диссертационного совета
Д 212.157.12, к.т.н., доцент
» _________ 2012 г.
Т.В. Ремизевич
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В настоящее время большинство офисов выполнено в
ахроматических или малонасыщенных цветах. Этот факт весьма ощутимо и
многогранно воздействует на людей, их физическое и психическое состояние.
Преимущество использования цвета для снижения утомления отмечено в работах
ведущих российских и зарубежных ученых, таких как С.В. Кравков, Е.Н Юстова, Г.В.
Каменская, А.Б. Матвеев, Н.М. Беляева, N.J. Stone, A. J. English, K. Dijkstraa, M.E.
Pieterseb, A.H. Pruyna и др. Оно заключается в в том, что окружающая среда
восстанавливает, помогает отдохнуть и уменьшает раздражение.
Последние научно-обоснованные рекомендации по проектированию цветовой
отделки интерьеров общественных зданий вышли 27 лет назад. За это время
изменилась зрительная работа в этих помещениях. Рукописную работу и печатную
работу на машинке, а так же чтение бумажных текстов заменила работа на
компьютере, а это создает более трудные условия для зрительной системы человека.
В настоящее время человек проводит в офисных помещениях по 10 часов в сутки,
при этом выполняя напряженную зрительную работу. Анализ литературных данных и
проведенные исследования показали, что поверхности большинства помещений
выкрашены в ахроматические или малонасыщенные цвета. Т.е. в поле зрения
работников офисов отсутствует цветовой контраст, что приводит к цветовому
«голоданию». Следствием, которого является рост зрительного утомления, снижение
зрительной работоспособности и недостаточное восстановление зрительных функций
во время отдыха.
До настоящего времени отсутствуют рекомендации по подбору оптимальных
сочетаний цветов «фон + акцент» для комфортной цветовой среды офисного
пространства. Поэтому разработка метода количественной оценки оптимальных
цветовых решений офисных пространств является актуальной задачей, т.к. ее
решение позволит снизить зрительное утомление, повысить зрительную
работоспособность и улучшить восстановление зрительных функций в течение
рабочего дня.
Таким образом, ввиду ограниченно числа работ, посвященных влиянию цвета
окружения рабочего места на физиологическое состояние зрительного анализатора, и
отсутствия четких рекомендаций по цветовой отделке офисных помещений тема
данной диссертации является весь актуальной.
Цель работы разработка метода количественной оценки комфортного цветового
решения поверхностей офиса с применением цветовых акцентов. Для достижения
поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• На основе анализа литературных данных и компьютерного моделирования
выбрать цветовые сочетания фона и акцента, оптимальных по экспертной оценке.
• Произвести исследования влияния цветного фона, сочетаний цветной фон –
цветной акцент на две функции зрения: зрительную работоспособность и зрительное
утомление. Выбрать ту, для которой цветовое окружение места оператора наиболее
значимо.
• Провести исследования влияния углового размера акцента на выбранную
функцию зрения.
4
• На основе результатов экспериментальных исследований установить
эмпирические зависимости между цветовыми ощущениями при восприятии фона,
«фона + акцента», углового размера акцента с выбранной функцией зрения.
• Разработать количественный метод определения оптимального цветового
сочетания «фон + акцент» при цветовом оформлении офисного пространства.
Методами исследования являлись литературный поиск, анализ существующих
рекомендаций, плоскостное и трехмерное моделирование, стендовый эксперимент,
математическое моделирование. Исследования зрительной работоспособности и
утомления основаны на общеизвестных методиках расчетов и измерений этих
параметров. Для обработки результатов применялась индуктивная и матетатическая
статистика. Экспериментальные исследования макетного образца офиса проводилось
по разработанной автором методике на стендовом комплексе, разработанном и
созданным им же в ходе выполнения диссертационной работы.
Научная новизна выполненной работы заключается в том, что в диссертационной
работе впервые получены следующие результаты:
•экспериментально доказано влияние цветовых акцентов в поле зрения оператора
на восстановление зрительных функций после напряженной зрительной работы;
•получены диапазоны цветовых контрастов стимулов «фон + акцент»
обеспечивающих
минимальное
зрительное
утомление
и
максимальную
работоспособность при напряженной зрительной работе за компьютером;
•установлена взаимосвязи параметров цветовой контраст акцента с фоном, угловой
размер акцента, зрительное утомление, зрительная работоспособность;
•разработан метод количественной оценки оптимальных соотношений параметров
«фон + акцент», обеспечивающих минимальное утомление и максимальную
работоспособность;
Практическая ценность выполненной работы заключается в следующем:
•Полученные в результате экспериментальных исследований зависимости
зрительной работоспособности, утомления и восстановления зрительных функций от
цветового контраста фона и акцента и его углового размера имеют, приемлемую
точность и удобны для использования в инженерной практике.
•Разработанный стендовый комплекс, предоставляет возможность проводить серии
экспериментальных исследований по влиянию светоцветовой среды рабочего места
на состояние человека
•Полученные оптимальные значения цветового контраста фона и акцента и
диапазон угловых размеров акцента позволяют выбрать наиболее благоприятный
режим работы оператора, исходя из требований СанПиН.
•Составленные рекомендации по цветовой отделке интерьеров офисных
помещений могут быть использованы как при проектировании новых офисов, так и
при совершенствовании уже существующих интерьеров, а так же при цветовом
оформлении помещений для длительной работы в космосе, под водой, под землей.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы получили
практическое внедрение в МИЭЭ при разработке цветового оформления
лабораторных стендов.
Апробация работы. Основные положения диссертации отражены в печатных
работах, докладывались и обсуждались:
5
•На научно-технической конференции «Молодые светотехники России» Москва
2007, 2009, 2011
•На XVI и XVII Международной научно-технической конференции студентов и
аспирантов. "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика"2010. 2011
•На заседаниях кафедры светотехники НИУ МЭИ 2009, 2010, 2011, 2012
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием
общепризнанных методик измерения величин, надежных численных методов,
применением многократно апробированных стандартных расчетных пакетов.
Достоверность полученных данных так же подтверждается серией экспериментов по
воспроизводимости результатов. Согласованием результатов, опубликованных ранее
другими авторами, с выводами, полученными в работе, в той её части, где эти
результаты пересекаются.
На защиту выносятся:
•Материалы экспериментальных исследований влияния цвета фона и акцента на
релаксацию зрительного восприятия при работе в офисе.
•Результаты исследований влияния фона и акцента на зрительное утомление.
•Результаты исследований влияния углового размера акцента на зрительное
утомление.
•Результаты исследований влияния фона и акцента на зрительную
работоспособность
•Разработка количественной оценки релаксации зрительного восприятия при
цветовом решении офиса.
•Рекомендации и методика по выбору сочетаний «фон + акцент» для комфортной
среды рабочего места.
Публикации: По материалам диссертационной работы опубликовано три статьи в
изданиях, рекомендованных ВАК [1-3], двенадцать тезисов докладов [2-13] на
научно-технических конференциях, а так же сделаны доклады [4,5,7,12,13].
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 203 страницах, имеет 72
иллюстрации, включает титульный лист, оглавление, введение, 5 основных глав
результатов работы, заключение, список литературы (105 позиций) и 5 приложений.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении показаны актуальность выбранной темы диссертации,
сформулированы цель работы и задачи, подлежащие решению.
Первая глава, которая носит реферативный характер, посвящена анализу
современного состояния и перспектив развития вопроса совершенствования цветовой
отделки помещений с точки зрения использования цветового контраста для
разрушения монотонности.
В психологической литературе одно из первых упоминаний о состоянии
монотонности встречается в работе Г. Мюнстерберга. Изучением этого состояния
интересуются физиологи, психологи, социологи. Монотонность влияет на
эффективность деятельности, настроение человека. Канадский ученый В. Герон
(Heron, 1957), изучавший влияние на психику и деятельность человека, монотонной
окружающей обстановки, пришел к выводу о необходимости постоянного изменения
сенсорного окружения человека для его нормального существования. Это
6
свидетельствует о том, что стремление к разнообразию впечатлений является
важнейшей биологической потребностью людей.
Как уже говорилось, в первых работах по изучению состояния монотонности оно
рассматривалось многими авторами как состояние психического утомления. Однако
некоторые наблюдения позволили ряду авторов разделить эти состояния. Так. Г.
Вернон (Vernon, 1924), один из корифеев английской психологии труда, писал, что
чувство монотонности иногда не зависит от усталости и что монотонность и
утомление — два разных состояния. Необходимость отличать состояние, вызываемое
однообразием деятельности, от утомления подчеркивал Н. Д. Левитов (1964).
Справедливость такого разделения была подтверждена в исследованиях Н П.
Фетискина, Н. Е. Высотской и др.
Большое количество исследований советских ученых было проведено по оценке
влияния средневолновой части спектра (область желто-зеленых цветов) на
человеческий
организм,
на
работу
зрительного
анализатора.
Опыты Е. Семеновской (1948), Р. Зарецкой (1950) показали, что под действием
красного цвета снижается электрическая чувствительность глаза; при адаптации к
зеленому цвету наблюдалось обратное явление. Исследования Е. Рабкина, Е.
Соколовой (1961) показали, что предварительная адаптация глаза к желтому,
зеленому и белому цветам повышает работоспособность зрительного анализатора. Я.
Нейштадт, Т. Шубова, Л. Мкртычева (1934), вслед за Рейхенбехом, Киффером (1929),
исследовали ряд зрительных функций в разноокрашенном свете. Авторы сходятся во
мнении, что желтый свет является наиболее благоприятным, а самым
неблагоприятным - красный (Нитгоф, Рейхенбех, 1927) либо синий (Киффер,
Нейштадт, 1934). Ферри и Рэнд (1922) исследовали влияние цвета фона на те же
функции зрения, что и названные выше авторы. Результаты их работы показали, что
скорость различения, острота зрения и устойчивость ясного видения наиболее высоки
при желтом цвете фона. Приведенные выше работы позволили рассматривать цвета
средневолновой части спектра в качестве "оптимальных", но это еще не могло быть
решением проблемы цветового климата в целом. Исследования последних лет
показали, что физиологические сдвиги происходят у человека под воздействием
насыщенных и ярких цветов (Ф. Ламперт, 1968). Исследования Е. Юстовой (1948), Г.
Каменской (1967),. Н. Беляевой (1978) показали, что на цветовую зрительную
адаптацию и зрительное утомление влияет в основном насыщенность цвета, а не
цветовой тон излучения. Значимыми факторами цветового окружения по влиянию на
показатели состояние человека являются угловой размер и насыщенность цвета
При исследовании светоцветовой среды зарубежные авторы основное внимание
уделяют воздействию цвета фона на работоспособность человека. Так же встречаются
данные касающиеся наличия стимула – акцента в поле зрения работника. Так
исследования психологии окружающей среды показывают, что различные стимулы
среды могут по-разному затрагивать настроение и поведение человека. Цвет – важная
переменная в интерьере, поскольку это относительно легкий способ изменить
окружающую среду. Цвет рабочего окружения может влиять на исполнение работы. В
офисах открытого типа очень важно определить, как состояние сотрудника (его
настроение, удовлетворенность работой и качество ее исполнения) зависит от
визуальной информации, которая его окружает. Стимулы среды должны зависеть от
7
типа выполняемой работы. Для задач, требующих малого внимания, положительное
влияние оказывает, красное окружение (5R 5/8 Munsell Book of Color), которое еще
больше усиливается при наличии цветового акцента в поле зрения. С другой
стороны, для задач высокой точности уровень хорошего настроения, удовлетворения
и качество выполняемой работы будет меньше при красном окружении, и еще
меньшим при наличии цветового акцента. Это связано с чрезмерной стимуляцией.
Синее окружение, благоприятно для работы высокой точности при наличии в поле
зрения стимула. Самый низкий уровень хорошего настроения, удовлетворения и
качества выполненной работы будут при синем окружении (10B 7/6 Munsell Book of
Color), без цветных акцентов в поле зрения для работы с малым уровнем внимания.
Было показано, что цветной фон с цветовым акцентом необходимы для улучшения
работоспособности при зрительных задачах, требующих большого внимания.
Окружающая среда восстанавливает, помогает отдохнуть и снимает раздражение.
Во второй главе представлены результаты исследований цветовой среды рабочего
места офисного пространства.
Было проведено собственное обследование цветового оформления более 40 офисов
в промышленных и общественных зданиях г. Москве. Исследовались цвета отделки
помещений и комментарии сотрудников об обстановке и ее влиянии на самочувствие
и работоспособность. Из комментариев сотрудников, стало ясно, что
они
подсознательно уходят от монотонности окружения, располагая в поле зрения
различные объекты (цветные картины, часы с цветными циферблатами, карты мира),
отличающиеся по цветности от отделки стен. Поэтому чтобы офисный интерьер был
целостным, необходимо заранее еще в момент проектирования отделки, размещать
цветовые акценты в поле зрения сотрудников.
Проведены предварительные эксперименты по оценке влияния наличия акцента на
разрушение монотонности. Согласно литературным данным были выбраны 6 цветов
отделки стен. С использованием компьютерных программ для каждого из шести
цветов отделки стен было подобрано 9 цветовых сочетаний, которые составляют с
выбранным цветом различные типы цветовых комбинаций на основе цветового круга
(рис. 1).
Подбор комфортных по цветовому сочетанию цветов стен офиса и акцентных
элементов на стенах проводился на основе
компьютерного и плоскостного моделирования.
Испытуемым предлагалось оценить по пятибалльной
шкале варианты сочетаний фона и цветовых акцентов
(4º, 15º, 30º) на нем, смоделированных на экране
компьютера.
После анализа экспериментальных данных для
каждого фона были получены оптимальные
сочетания цвета фона с цветом акцента для двух
угловых размеров. Эксперимент показал, что
существует довольно большой разброс наиболее
понравившихся вариантов по наблюдателям. Это еще
Рис.1. Сочетания цветов на
раз доказывает субъективность и индивидуальность
цветовом круге.
оценок в экспериментах с цветом.
8
В результате проделанной работы стало понятно, что необходимо провести
экспериментальное исследование влияния цветовых акцентов не только на
эстетическое восприятие цветовой среды, но и на восстановление зрительного
восприятия при работе в офисе.
Для исследований были выбраны 5 цветов для фона окружения: кадмий оранжевый
(О-6), охра светлая (Ж1-6, далее сокращенно Ж-6), марганцевая голубая и кадмий
желтый светлый (З-6), кобальт зеленый светлый (СЗ-6), кобальт синий (С-6).
Определение цветов акцентов к выбранным фонам проводилось на основе
экспериментальных исследований. К каждому фону были подобраны 13 вариантов
акцентов, охватывающих всю область спектра.
Акценты представляли собой круги различных угловых размеров. Выбор формы
акцента обусловлен тем, что круг — принятая фигура для психофизиологических
экспериментов.
Чтобы ограничить объемную выборку цветовых сочетаний и размеров акцентов, на
основе компьютерного моделирования были проведены дополнительные
эксперименты. Десяти наблюдателям предлагалось оценить все подобранные
цветовые сочетания «фон – акцент» для каждого фона по пятибалльной шкале.
Оценка «5» соответствовала самому комфортному и гармоничному варианту
сочетания цветов, оценка «1» - самому некомфортному сочетанию. По полученным
результатам были построены графики накопленной частоты оценок «4» и «5» для
всех сочетаний. В итоге отбирались варианты, которые более 50 % наблюдателей
оценили не хуже, чем на «4». В итоге для каждого цвета фона было подобрано по 2-4
цвета акцента комфортного по цветовому сочетанию с ним.
Так же необходимо было ограничить диапазон угловых размеров акцентов. Было
принято решение рассмотреть диапазон размеров акцентов: 1º, 3º, 5º..125º с шагом в 5º
и экспериментальным путем определить наиболее значимые. Наблюдателям
показывалась картинка: черный кружок на белом фоне. Десять испытуемых давали
ответы на вопросы: при каком угловом размере акцент начинает разбавлять
монотонность белого фона; при каком угловом размере акцента вышеуказанный
эффект прекращается и кружок начинает «давить» и подавлять белый фон.
По результатам опроса был установлен диапазон угловых размеров акцентов,
(усредненный по всем наблюдателям), в пределах которого акценты разбавляют
монотонность белого фона - 15º..70º.
Габаритные размеры акцентов определялись на основе пяти угловых размеров из
установленного интервала: 15º, 30º, 45º, 55º, 70º, что соответствует соотношению
площадей Sакц/Sф: 1:200, 1:62, 1:29, 1:17, 1:10, соответственно. Было принято
решение проводить основной эксперимент с акцентом 45º (Sакц/Sф = 1:29).
Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям оценки характера
влияния различных сочетаний «акцент + фон» на зрительное утомление человека при
работе с компьютером и на быстроту восстановления зрительных функций при обзоре
окружающего пространства во время «отдыха».
Экспериментальная установка моделирует рабочее место оператора (рис. 2).
Испытуемый сидит за столом (1), непосредственно перед ним находится монитор (2).
За ним установлена трансформирующаяся часть установки (3). Ее конструкция
позволяет моделировать различное по цвету и другим характеристикам окружение
9
человека. Помимо фона (4) меняются цветовые акценты (5), которые располагаются в
центре фронтальной стенки (6). Высота вертикальных поверхностей установки
составляет 1м, что позволяет охватить поле зрения человека в вертикальной
плоскости. Угол раскрытия боковых створок установки (7) регулируется и
подбирается также с учетом полного охвата поля зрения человека в горизонтальной
плоскости.
При работе используются следующие приборы:
люксметр для измерения освещенности, секундомер, с
помощью которого фиксируются различные временные
точки проведения эксперимента и поляризационный
измеритель видимости (8) с тест-объектом (9).
Средние уровни освещенности на объектах (от общего
освещения) остаются неизменными в течение всего
периода проведения исследований и составляют в
среднем 500 лк на рабочей плоскости, 250 лк - на экране
монитора. Освещение помещения выполнено с помощью
ЛЛ MASTER TL-D 90 De Luxe 36W с Тц = 5000К.
Основная задача экспериментальных исследований –
проверить,
насколько
быстро
восстанавливаются
зрительные функции человека после выполнения
Рис. 2. Экспериментальная
напряженной
зрительной
работы
в
условиях
установка
одноцветного, но различного по цветовому тону
окружения, а также выяснить, оказывает ли влияние на время и интенсивность
восстановления разрушение монотонности фона с помощью цветовых акцентов. Для
моделирования напряженной зрительной работы за короткое время использовалась
программа Vision Test 2.0. Зрительная работа заключалась в следующем. В центре
верхней части экрана появляется произвольное сочетание двух букв. Одновременно с
этим в произвольном месте текста происходит изменение двух символов. Задача
пользователя определить, в каком именно месте произошли изменения, и в случае
появления указанной комбинации как можно быстрее нажать кнопку «Да», в
противном случае – «Нет». Если пользователь сомневается или не успел отследить, в
каком месте текста произошли изменения, он должен нажать на кнопку «Не вижу».
Буквы в произвольном месте текста меняются каждые 15 секунд. Сочетания букв в
шапке меняются после каждых 40 предъявлений.
Интенсивная и длительная зрительная работа или воздействие неблагоприятных
факторов условий труда приводит к зрительному утомлению, которое может
оцениваться состоянием различных функций: критической частотой слияния
мельканий, остротой зрения, быстротой различения, видимостью, временным
порогом адиспаропии и т.д. Было принято решение найти более отзывчивый параметр
для количественной оценки зрительного утомления. Таким параметром оказалась
видимость.
В данном эксперименте измерялась видимость тест-объекта в виде «круга»,
выполненного черной тушью на листе белой бумаги формата А4. Угловой размер
объекта и контраст с фоном соответствовали параметрам текста, с которым
наблюдатель выполнял напряженную зрительную работу. Измерения проводят 4-5
10
раз до получения трех близких значений (разница между двумя крайними значениями
должна составлять не более четырех делений шкалы). Значения видимости
рассчитывали по формуле:
V lg
10
, где φпор – угол поворота поляроида;
cos2 (пор )
Оценка зрительной работоспособности проводилась по методу Вестона. В качестве
исследуемой функции зрения, определяющей зрительную работоспособность, Х.
Вестон выбрал быстроту различения. Количественная характеристика зрительной
работоспособности по Вестону выражается произведением двух величин вероятности правильного опознавания формы тест-объектов и быстроты различения:
1
r p
t ,
где r - зрительная работоспособность; p – вероятность правильного опознавания; t –
время различения каждого тест-объекта, сек.
Анализ результатов экспериментов по зрительному утомлению и зрительной
работоспособности позволил выработать следующий порядок проведения
экспериментальных исследований влияния цветного фона и акцента на утомление,
зрительную работоспособность и релаксацию зрительного восприятия человека при
работе в офисе: до напряженной зрительной работы проводится 5 измерений
видимости теста в делениях шкалы прибора 1 и тест на зрительную
работоспособность; в течение 15 минут испытуемый выполняет напряженную
зрительную работу на компьютере, после чего проводится 5 измерений видимости
теста в делениях шкалы прибора 2 ; в течение следующих 15 минут испытуемый
опять выполняет напряженную зрительную работу, после чего проводится 5
измерений видимости теста в делениях шкалы прибора 3 и тест на зрительную
работоспособность; во время «отдыха» испытуемого в течение 30 мин при тех же
условиях окружения через каждые 5 минут (всего 6 раз) проводятся 5 измерений
видимости теста в делениях шкалы прибора i ; после 30 мин «отдыха» проводится
тест на зрительную работоспособность.
Четвертая глава работы, посвящена обработке результатов экспериментальных
исследований.
Измеренные значения видимости для всех наблюдателей в разные моменты
времени и при различных окружениях позволили оценить величину зрительного
утомления. Зрительное утомление по видимости было рассчитано по выражению:
U
V1 Vn
V1 ,
tn
V1
где Vn - видимость в момент времени , а
- видимость в начальный момент
времени.
По рассчитанным значениям для каждого наблюдателя были построены
зависимости уровня утомления зрительного анализатора от времени (отдельно по
каждому фону). Ниже представлен пример графиков двух типов: утомление U в %
(рис. 3 а) и U в о.е. (рис. 3 б). Построенные зависимости позволяют оценить состояние
наблюдателя до работы, после работы и в процессе «отдыха».
11
Наблюдатель №2. Фон СЗ-6. Угловой размер акцентов 45º.
Наблюдатель №2. Фон СЗ-6. Угловой размер акцентов 45º.
150
с акцентом
№10
0,2
без акцента
0,15
с акцентом
№10
без акцента
с акцентом
№12
Утомление U, о.е.
Утомление U, %
100
с акцентом
№1
50
0,1
с акцентом
№12
0,05
с акцентом
№1
0
до середина после
0
до
середина после
5мин
10мин
15мин
20мин
25мин
30мин
5мин
10мин 15мин 20мин 25мин 30мин
-0,05
-50
-0,1
Время
а)
Время
б)
Рис.3. а)Утомление U в % относительно момента времени «после работы» для 2-го
наблюдателя в условиях окружения «фон СЗ-6 + акценты (45º)». б) Утомление U в о.е. для 2-го
наблюдателя
в
условиях
окружения
«фон
СЗ-6
+
акценты
(45º)».
Зрительная работоспособность рассчитывалась по формуле:
r
N q1
N q1
q
1
t зр q t зр c N c t зр
,
где N – общее количество колец Ландольта, просмотренных наблюдателем
(N=330); t зр (tобщ t мр ) – время выполнения зрительной работы, сек; tобщ - время
работы наблюдателя с таблицей, сек; q – количество колец Ландольта с
заданным направлением разрыва (q=57); q1 – количество правильно опознанных
колец Ландольта за время опыта; c – постоянная доля колец с определенной
ориентацией из
общего количества
колец
N
57
0.173 ), временя
300
q
t100 t100 1 ,
где
q100
(c механической работы t мр рассчитывалось по формуле t мр
время зачеркивания 100 символов, q100 100- количество вычеркиваемых
знаков.
По рассчитанным значениям для каждого наблюдателя были построены два
вида графиков зрительной работоспособности от времени (отдельно по
каждому фону): работоспособность в % относительно момента «после работы»
(пример на рис. 4а); работоспособность в % относительно момента «до работы»
(пример на рис. 4б).
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
без
акцента
с
акцентом
№10
с
акцентом
№12
с
акцентом
№1
после
а)
Наблюдатель №4. Фон СЗ-6. Угловой размер акцента 45 градусов
Зр. работоспособность rо.д, %
Зр. работоспособность rо.п, %
Наблюдатель №4. Фон СЗ-6. Угловой размер акцента 45
отдых
моменты времени
без
акцента
120
100
80
60
40
20
0
с
акцентом
№10
с
акцентом
№12
с
акцентом
№1
до
б
после
отдых
моменты времени
Рис. 4. а) Работоспособность в % относительно момента времени «после
работы» для 4-го наблюдателя в условиях окружения «фон СЗ-6 + акценты (45º)».
б) Работоспособность в % относительно момента времени «до работы» для 4-го
наблюдателя в условиях окружения «фон СЗ-6 + акценты (45º)».
12
В экспериментах группа испытуемых состояла из 6 человек. Поскольку
выборка мала, то критерии, основанные на нормальности, можно было бы
использовать только при наличии уверенности, что переменная действительно
имеет нормальное распределение. Однако нет способа проверить это
предположение на малой выборке. Поэтому для обработки полученных
результатов следует применять непараметрические методы.
Для статистической обработки был выбран непараметрический «критерий
Вилкоксона парных сравнений». Этот метод применяется для оценки различий
экспериментальных данных, полученных в двух разных условиях на одной и
той же выборке испытуемых. Он позволяет установить, насколько сдвиг
показателей в каком-то одном направлении является более интенсивным, чем в
другом.
Если интенсивность сдвига в одном направлении оказывается
большей, то и соответствующая сумма рангов также оказывается больше. Этот
сдвиг называется типичным, а противоположный, меньший по сумме рангов
сдвиг - нетипичным.
Было принято решение выбрать три параметра сравнения влияния цвета
акцента на утомление и релаксацию зрительного восприятия.
t50 - «время снижения утомления в процессе «отдыха» на 50% относительно
значения утомления в момент «после работы»
U min1 - «значение утомления в % относительно момента времени «после
работы» (когда утомление принимается равным 100%), до которого оно
снижается в процессе «отдыха». Этой точкой считался первый минимум на
графике U%(t).
U max1 - «значение утомления в о.е. в момент времени «после работы».
Из анализа результатов стало видно, что влияние некоторых акцентов
достоверно только для одного параметра t50 , однако это положительное
воздействие минимально в сравнении с другими акцентами для конкретного
фона. Другие же акценты оказывают большее влияние на параметры t50 и U min1 ,
в то время как на параметр U max1 их воздействие заметно меньше по сравнению
с другими акцентами для того же фона.
Было принято решение выбрать три параметра сравнения влияния цвета
акцента на зрительную работоспособность.
rо.п. 3 rо.п. 2 , % - «на сколько % восстановилась работоспособность после
«отдыха» ( rо.п. 3 ) по сравнению с моментом времени «после работы» ( rо.п. 2 )»;
rо.д. 3 rо.д.1 , % - «на сколько % изменилась работоспособность после «отдыха»
( rо.д. 3 ) по сравнению с моментом времени «до работы» ( rо.д.1 )»;
rо.д. 2 rо.д.1 , % - «на сколько % изменилась работоспособность после работы (
rо.д. 2 ) по сравнению с моментом времени «до работы» ( rо.д.1 )».
После обработки результатов стало ясно, что наряду с акцентами,
оказывающими положительное влияние на зрительную работоспособность,
есть акценты, которые имеют отрицательное воздействие по одному или по
13
нескольким параметрам. Есть акценты, которые положительно влияют на все
три параметра оценки зрительной работоспособности.
Формирование зрительного впечатления происходит при одновременном
действии двух составляющих светоцветовой среды (СЦС) – освещения и
цветовой отделки. Поэтому, несомненно, характеристики ощущения цвета
объектов и фонов должны учитываться при проектировании цветовой отделки
интерьера. Для определения цветовых параметров поверхностей с учетом
цветового окружения в литературе предложена формула для определения
количества цвета объектов Q0 :
Qо H 0, 41H (1 0,01 H ) cos( ) e
о
ф
о
0,14 0,62 0,16 о 7,08 (1 e
о)
,
где Q0 - количество цвета, пороги цветоразличения; Ho , Hф - насыщенность
цвета объекта и фона, пороги цветоразличения; - контраст по цветовому
тону между объектом и фоном, градусы; 0 - угловой размер объекта, градусы.
Так
же как и количество цвета, цветовой контраст является
регламентируемым параметром цветовой отделки. Его величина E
вычисляется по формуле:
E ( K ц ) 2 ( B) 2
,
где Кц - контраст по цветности, пороги; В - контраст по светлоте, пороги.
Рассчитанные значения указанных параметров представлены в таблице 1.
север
восток,
запад, юг
юг
север
ЖI-6
№1
№10
№12
С-6
№13
№14*
№12
№10
СЗ -6
№12
№10
№1
О-6
№14**
№10
0.441
0.253
0.452
0.405
0.292
0.242
0.452
0.253
0.255
0.338
0.227
0.265
0.304
0.441
0.265
0.534
y
0.417
0.268
0.363
0.404
0.326
0.226
0.363
0.268
0.308
0.381
0.297
0.326
0.273
0.388
0.326
0.32
62.6
21.0
56.3
45.5
46.2
6.2
56.3
21.0
47.1
78.0
22.3
49.1
36.9
63.9
49.1
22.8
583
442
607
581
462
436
607
442
471
542
478
481
420
592
481
700
Цветовой
контраст
акцента с фоном
∆Е, пороги
x
Количество
цвета Qо, пороги
ρ, %
Насыщенность
HФ, пороги
Координаты
цветности
Цветовой тон λ,
нм
Название фона /
№ акцента
Ориентация
помещения
Таблица 1. Характеристики ощущения цвета акцентов и фонов.
27
31
36
24
71
20
13
34
37
32
30
80
51
39
17
35
26
24
64
33
43
26
63
52
62
13
5
26
14
вост
восток, запад, ок,
юг, север запа
д, юг
№12
З-6
№13
Серый
№16
№19
№17
№15
0.489
0.378
0.315
0.349
0.352
0.489
0.451
0.253
0.381
0.515
0.431
0.385
0.527
0.381
0.465
0.268
12.7
47.1
7.9
70
32.4
12.7
77.5
21.0
596
563
530
38
66
20
69
61
67
75
33
70
90
75
61
29
0
555
596
577
442
Акценты в таблице располагаются по следующим правилам:
1) если положительное влияние акцента (на зрительное утомление)
достоверно по большинству параметров по сравнению с другими акцентами
для конкретного фона, то он указывается первым;
2) в случае положительного воздействия нескольких акцентов конкретного
фона на одни и те же параметры они указываются в порядке убывания силы
этого влияния.
Если же цветовой акцент положительно влияет хотя бы на один параметр
оценки зрительного утомления/зрительной работоспособности, но не оказывает
негативного воздействия на другие параметры, то он указывается в таблицах
рекомендаций.
Пятая глава посвящена разработке количественной оценки релаксации
зрительного восприятия при цветовом решении офиса.
Измеренные значения видимости для всех наблюдателей в разные моменты
времени и при различных окружениях позволили оценить величину
зрительного утомления. Было принято решение сгруппировать все сочетания
«фон + акцент» по значению их цветового контраста. Для значения ΔЕ = 0,
были усреднены цветные фоны без акцентов, серый фон в расчетах не
участвовал, т.к. его доверительный интервал значений зрительного утомления
не пересекался ни с одним из цветных фонов. Группы сочетаний представлены
в таблице 2.
Таблица 2. Группировка сочетаний «фон + акцент» по значению цветового контраста.
Интервал
Значение ΔЕ,
Сочетания «фон +
значений ΔЕ,
пороги
акцент»
пороги
0
0
Ж-6, О-6, С-6, СЗ-6, З-6
13
«Ж-6 + акцент №12»
10-20
17
«С-6 + акцент №10»
18
«З-6 + акцент №12»
24
«О-6 + акцент №11»
20-30
20
«Ж-6 + акцент №10»
39
«С-6 + акцент №12»
30-40
33
«СЗ-6 + акцент №10»
43
«СЗ-6 + акцент №1»
40-50
45
«Серый + акцент №18»
51
«С-6 + акцент №14*»
50-60
52
«О-6 + акцент №14**»
60-70
64
«СЗ-6 + акцент №12»
15
69
62
66
61
70
71
80
75
70
90
70-80
80-90
«З-6 + акцент №13»
«О-6 + акцент №10»
«О-6 + акцент №12»
«Серый + акцент №15»
«Серый + акцент №16»
«Ж-6 + акцент №1»
«С-6 + акцент №13»
«Серый + акцент №17»
«Серый + акцент №16»
«Серый + акцент №19»
После расчета погрешностей для различных интервалов ΔЕ максимальный
разброс значений составил 8.6%.
В результате было получено семейство кривых зависимости зрительного
утомления от времени для различных значений ΔЕ.
а)
б)
Рис 5. а) Утомление U в % относительно момента времени «после работы» для
различных значений ΔЕ. б) Утомление U в о.е. для различных значений ΔЕ.
Из полученных графиков были сняты следующие значения:
- «время снижения утомления в процессе «отдыха» на 50% относительно
момента времени «после работы» - t50 ;
- «время снижения утомления в процессе «отдыха» на 100% относительно
момента времени «после работы»- t100 ;
- «значение утомления в % относительно момента времени «после работы»,
до которого оно снижается в процессе «отдыха» - U min1 .
- «время снижения утомления в процессе «отдыха» до значения U min1
относительно момента времени «после работы» - tUmin ;
-«значение утомления в о.е. в момент времени «после работы» - U max1 .
Полученные значения представлены в таблице 3.
Таблица 3. Значения параметров
Интервал
значений
ΔЕ,пороги
я0
10-20
t
50 ,
t100 , U min1 , tUmin , U max1 для различных интервалов ΔЕ.
t50 ,мин
t100 , мин
U min1 ,
%
t Umin ,
30
15.6
30
24
42
-8.5
30
27
мин
U max1 , о.е.
0.17
0.076
16
20-30
30-40
40-50
50-60
60-70
70-80
80-90
10.8
3.4
2.5
8.1
10.5
4.5
18.4
14
7
5
16
19
30
30
-22.03
-47.1
-192
-41.1
-4.9
11.6
18.9
17
15
18
19
20
27
28
0.071
0.062
0.018
0.096
0.052
0.086
0.15
Эти точки были использованы для получения зависимостей t50 (Е) , t100 (Е) ,
U min1 (E) , t Umin ( Е ) , U max1 (E) . Зависимости были аппроксимированны в программе
MathCad по методу наименьших квадратов степенной функцией вида F(x) = C0
+C1·|x – x0|n. Были получены уравнения для расчета t 50 (E ) , t100 ( E ) , U min ( E ) ,
t Umin ( E ) , U max ( E ) ::
1.439
3
2.559
5.04 1.195 10 E 49.105 0.504
6.975 5.71 E 40.626 3
0.443
5.429 10 0.034 38.383 0.787
77.565 5.659 E 43.295 Tumin ( E )
T50( E )
T0( E )
Umax( )
Umin( E )
15.859 0.064 E 42.875
Построенные на основании этих функций зависимости показывают, что
оптимальным значения цветового контраста Е является интервал от 30 до 60
порогов. В этом интервале все исследуемые параметры имеют наименьшее
значение.
Таким же методом были обработаны результаты по влиянию углового
размера на величину зрительного. Были получены уравнения для расчета t 50 ( )
, t100 ( ) , U min ( ) , t Umin ( ) , U max ( ) :
Tumin ( )
4
23.454 6.284 10
49.749
0.913
T50( )
3.257 0.738 43.882 T0( )
13.402 0.911 44.087
Umax( )
Umin( )
3
5.429 10
7
0.829
0.034 38.383
7
2.607
0.443
1.464 10 1.464 10 39.293 4.672 10
6
Построенные на основании этих функций графики показывают, что
оптимальным значения углового размера акцента α является интервал от 30 до
50 град. В этом интервале все исследуемые параметры имеют наименьшее
значение.
По аналогичной методике были обработаны результаты по зрительной
работоспособности. Было установлено, что угловой размер акцента не влияет
на этот параметр. И были получены зависимости только от цветового
контраста. Оптимальным значения цветового контраста ∆Е является интервал
от 20 до 60 порогов.
17
Согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 организация работы с компьютером
осуществляется в зависимости от вида и категории трудовой деятельности.
Для них устанавливается суммарное время регламентированных перерывов.
Но так как рекомендуется устраивать перерывы на отдых каждый час, было
рассчитано, сколько минут отдыха приходится на каждый час работы (табл.4)
Таблица 4. Время регламентированных перерывов каждый час в зависимости от
продолжительности работы, вида и категории трудовой деятельности с компьютером
Время регламентированных
Уровень нагрузки за рабочую смену при
перерывов на каждый час
видах работ с компьютером
Категория
работы, мин
работы с
группа А,
группа Б,
компьютером
группа В, при 8-часовой
при 12количество
количество
ч
смене
часовой смене
знаков
знаков
I
до 20000
до 15000
до 2
6,25
6,67
II
до 40000
до 30000
до 4
8,75
9,17
III
до 60000
до 40000
до 6
11,25
11,67
Графики зависимостей параметров t 50 , t100 , t Umin , от значений α и ∆Е были
нанесены на одну координатную плоскость (рис 6.). Так же на одну
координатную плоскость были нанесены зависимости U min1 , U max1 от значений α
и ∆Е (рис 7-8) и зависимость параметра r от значений ∆Е (рис.9).
Рис. 6. Зависимости параметров t 50 , t100 , t Umin , от значений α и ∆Е
Рис. 7. Зависимости параметра U max1 от значений α и ∆Е.
Рис. 8. Зависимости параметра U min1 от значений α и ∆Е.
18
Работоспособность , %
60
40
20
0
-20
0
15
25
35
45
55
65
75
85
-40
аппроксимация экспериментальных точек rо.д.3 - rо.д.1 , %
аппроксимация экспериментальных точек rо.п.3 - rо.п.2 , %
аппроксимация экспериментальных точек rо.д.2 - rо.д.1 , %
Рис. 9. Зависимости параметра r от значений ∆Е.
Рекомендации и методика по выбору сочетаний «фон + акцент» для
комфортной среды рабочего места.
По результатам исследований предлагается следующая методика выбора
сочетаний «фон + акцент» для комфортной среды рабочего места:
Из табл.4 выбираем регламентированное время перерывов каждый час или
задаем время перерыва, которое наиболее экономически выгодно. Наносим
значение времени перерыва t на рис.6, получаем, оптимальный интервал
значений ∆Е и α, при котором возможно наиболее эффективное
восстановление. Уточняем полученные интервалы значений, используя
зависимости U max1 (∆Е, α) , U min1 ( α и ∆Е) и r(∆Е) на рис.7-9. Используя табл.
1. выбираем сочетания «фон + акцент», характеристики которых попадают в
требуемые интервалы значений.
Изложенные рекомендации не подразумевают обязательного использования
в качестве цветовых акцентов в интерьерах именно кругов различных угловых
размеров на стенах. В настоящее время существует множество дизайнерских
разработок, которые позволяют внести в офисную среду акцентные элементы
рекомендуемых цветов: разнообразные вставки в стенах, витражи, мозаика,
абстрактные формы и картины и т.п.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
•Разработана методика исследования физиологического состояния
зрительного анализатора при работе с компьютером и в момент релаксации
•Исследовано влияние сочетаний фона и цветового акцента на зрительную
работоспособность, утомление и восстановление зрительных функций при
напряженной работе в офисе
•Разработан стендовый комплекс, с помощью которого получены
экспериментальные зависимости зрительного утомления и работоспособности
от цветового контраста фона и акцента и от углового размера акцента
•На основании экспериментальных исследований определены оптимальные
значения цветового контраста фона и акцента и диапазон угловых размеров
акцента для оптимальной цветовой среды при работе за компьютером
•Составлены рекомендаций по цветовой отделке интерьеров офисных
помещений
•Полученные в результате экспериментальных исследований зависимости
зрительной работоспособности, утомления и восстановления зрительных
19
функций от цветового контраста фона и акцента и его углового размера имеют,
приемлемую точность и удобны для использования в инженерной практике.
•Разработанный стендовый комплекс, предоставляет возможность проводить
серии экспериментальных исследований по влиянию светоцветовой среды
рабочего места на состояние человека
•Полученные оптимальные значения цветового контраста фона и акцента и
диапазон угловых размеров акцента позволяют выбрать наиболее
благоприятные с экономической точки зрения варианты
•Составленные рекомендации по цветовой отделке интерьеров офисных
помещений могут быть использованы как при проектировании новых офисов,
так и при совершенствовании уже существующих интерьеров
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
1.Пантелеева Н.С., Лебедкова С.М. «Монотонность в цветового
решения офисных помещений» // Вестник МЭИ - 2012. №1. -С. 115-121.
2.Атаев А.Е., Григорьев А.А., Пантелеева Н.С., Степанова И.В.,
Лебедкова С.М. «Влияние цветового окружения рабочего места в офисе на
зрительное утомление» // Вестник МЭИ - 2012. №2.-С. 151-161.
3.Пантелеева Н.С., Степанова И.В., Лебедкова С.М. «Влияние
цветового оформления рабочего места для работы с компьютером на
зрительную работоспособность» // Светотехника - 2012. №2. -С. 4-12.
4.Пантелеева Н.С., Лебедкова С.М., «Светоцветовое решение интерьеров
офисов» // Тез. докл. конференции «Молодые светотехники России» М.: –
Вигма. 2007. –С. 42 – 43.
5.Пантелеева Н.С., Лебедкова С.М., «Исследование светоцветовой среды
офисных помещений» // Тез. докл. конференции «Молодые светотехники
России» 25 ноября 2009 г. М.: Вигма. 2009. -С.8-11.
6.Пантелеева Н.С., Лебедкова С.М., «Исследование монотонности
цветового решения офисных помещений» // Проблемы и перспективы развития
отечественной светотехники, электротехники и энергетики: Сб. науч. тр.VII
Междунар. науч.–техн. конф., Саранск, 26-27 ноября 2009 г./ редкол.:
Л.В.Абрамова (отв. ред.) [и др.]. - Саранск: СВМО, 2009. – С.127-131.
7.Пантелеева Н.С., Лебедкова С.М., «Влияние углового размера акцента
на разрушение
монотонности отделки офисного помещения» //
Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: XVI Междунар. науч.-техн.
конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3 т. Т.1. М.: Издательский дом
МЭИ, 2010. - Стр.208-210.
8. Пантелеева Н.С., Степанова И.В., Лебедкова С.М., «Установка для
исследования светоцветовой среды офисных помещений» // Проблемы и
перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и
энергетики: Сб. науч. тр.VIII Междунар. науч.–техн.. конф., Саранск, 25-26
ноября 2009 г./ редкол.: Л.В.Абрамова (отв. ред.) [и др.]. - Саранск: СВМО,
2010. - Стр.126-129.
20
9.Пантелеева Н.С., Степанова И.В., Лебедкова С.М., «Обследование
цветового решения офисов» // Тез. докл. конференции «Молодые светотехники
России» 12 ноября 2010 г. М.: Вигма. 2010. -С. 60-62.
10.Пантелеева Н.С., Лебедкова С.М «Цветовые акценты в светоцветовой
среде офисных помещений.»/ Материалы докладов
IV Международной
молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» /Под общ. ред. д-ра
физ.-мат. наук, проф. Ю.Я.Петрушенко. В 4 т.; Т. 1. - Казань: Казан. гос. энерг.
ун-т, 2011. - С.248-249.
11.Пантелеева
Н.С.,
Лебедкова
С.М
«Исследование
влияния
светоцветовой среды офисных помещений на работу сотрудников.» Материалы
докладов
IV Международной молодежной научной конференции
«Тинчуринские чтения» /Под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф.
Ю.Я.Петрушенко. В 4 т.; Т. 1. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011.-С. 249-250.
12. Пантелеева Н.С., Степанова И.В., Лебедкова С.М., «Обследование
цветового решения офисов» // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика:
XVII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3 т.
Т.1. М.: Издательский дом МЭИ, 2011. - С.207-208.
13.Пантелеева Н.С., Степанова И.В., Лебедкова С.М., «Использование
цветовых акцентов в отделке офисных помещений» // Тез. докл. конференции
«Молодые светотехники России» 11 ноября 2011 г. М.: Вигма. 2011. -С. 22-24.
14.Пантелеева Н.С., Лебедкова С.М. «Исследование влияния цветовых
акцентов на восстановление контрастной чувствительности при выполнении
напряженной зрительной работы» // Проблемы и перспективы развития
отечественной светотехники, электротехники и энергетики: Сб. науч. тр. IX
Междунар. науч.–техн. конф., Саранск, 14 декабря 2011 г./ редкол.:
О.Е.Железнякова (отв. ред.)[и др.]. -Саранск: СВМО, Афанасьев В.С.,2011.С.41-46
15.Пантелеева Н.С., Голикова А.О., Родякин Г.А., Лебедкова С.М.
«Исследование влияния размера цветовых акцентов на зрительную релаксацию
после работы с компьютером» // Радиоэлектроника, электротехника и
энергетика: XVII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез.
докл. В 4 т. Т.1. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. - С.200.
Подписано в печать
Зак.
Тир.
Полиграфический центр ФБГОУ ВПО НИУ «МЭИ»
Красноказарменная улица, д. 13.
Пл.
Документ
Категория
Технические науки
Просмотров
82
Размер файла
796 Кб
Теги
кандидатская
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа