顯示界面目標編碼顏色匹配工效研究*

金　亮　廖　鎮　周穎偉　劉　雙

(1.西三環中路19號　北京　100036)(2.中國船舶工業綜合技術經濟研究院　北京　100181)

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顯示界面目標編碼顏色匹配工效研究*

金亮1廖鎮2周穎偉2劉雙2

(1.西三環中路19號北京100036)(2.中國船舶工業綜合技術經濟研究院北京100181)

摘要目的:探索軍標符號顏色與背景顏色匹配的一般規律，為提高信息的視覺作業績效提供基礎數據。方法:參考雷達顯示界面，選取3個軍標符號目標色與5個常用背景色作為實驗因素開展工效學實驗。結果:5種背景色差異顯著分為兩類，黑色、深灰色與深藍色三種背景色的反應時間與淺灰色、淡綠色有顯著性差異，前三者的反應時間明顯快于后兩者。結論:不同的前景色/背景色組合下人的工作績效不同，黃/黑組合平均反應時間最短，即工作績效最好，黃/綠組合平均反應時間最長；黑、深灰、淺灰、藍、綠這五種背景色的視覺績效有顯著性差異，黑色背景下人的工作績效最好，但與深灰、藍這兩種背景色差異不顯著。所以選擇雷達界面背景時，應優先選擇黑、深灰、藍這三種背景色。

關鍵詞編碼; 顏色匹配; 工效; 視覺績效

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。適當的顏色編碼在復雜顯示界面中能夠增強信息的凸顯性，因此成為視覺工效學研究的重要內容，也是國內外學者的研究熱點[1]。Narborough-Hall在大量實驗結果基礎上得出，顏色編碼會對某些任務的作業績效有提高作用，并對注意、動機等的增強有促進作用[2～3]。國內許多學者也對顏色的心理學認知結構、編碼方式、在視覺通道中的可識別性等方面均開展了相應的研究[4～6]。朱祖祥、曹立人等發現，目標與背景色彩的恰當匹配能顯著提高信息的傳遞績效，彩色CRT顯示屏的背景色有以深色為好的趨勢，目標色有以淺色為好的趨勢[7]。此外，王緯、葛列眾等發現，在微光環境下，人對CRT顯示器顏色色標作相對辨認時，對紫色、品紅色、藍綠色、綠色、紅色的相對辨別能力比較好，而對黃色、白色、琥珀色的相對辨別比較差[8]。張磊、周穎偉等則針對民航飛機顯示儀表顏色匹配進行了工效學實驗研究，確定了飛機儀表典型背景色和目標色匹配的辨識快慢順序，并建立了模型[9～10]。

當今液晶屏幕顯示已經成為視覺作業的主要方式，尤其是當作業人員在復雜界面中獲取多種信息時，如何選取不同顏色對其加以區分，以提高視覺作業績效和安全性，已成為色彩工效學需要重點研究的問題，并在民用領域。但在軍用領域，針對軍標符號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符號顏色編碼研究具有重要意義。

2實驗方法

2.1實驗設計

實驗元素的選擇參考雷達界面常用顏色及目標符號，采用3X5完全被試內設計:因素1為目標色，包括3個水平: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，包括五個水平:黑色(GRB(0，0，0))、深灰色(GRB(80，80，80))、淺灰色(GRB(210，210，210))、深藍色(GRB(13，64，91))、淡綠色(GRB(42，76，52))。目標符號采用軍用簡標符號[11]，見表1。

表1　目標符號

實驗界面模擬雷達掃描界面，見圖1。

圖1　實驗界面

實驗采用快速系列視覺呈現方式。以1個背景色下呈現1次目標色作為1個視覺刺激，呈現時間為2s。每個背景色下依次呈現3個目標色，每個目標色呈現12次，目標符號等概率隨機呈現。每名被試需要完成五個背景色的刺激序列，共180個刺激，360s。為消除實驗順序及疲勞造成的誤差，實驗采用拉丁方設計。

2.2被試

被試為50名高校在讀學生，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，實驗前對實驗內容均知情同意。

2.3實驗程序

實驗任務為目標辨識任務。實驗過程中被試距離屏幕的視距為760mm，頭部固定，通過標準鍵盤進行人機交互。實驗開始后，目標符號呈現在雷達顯示界面中心位置，被試辨別符號的屬性后做出相應的按鍵反應，為了消除視覺誤差，每個背景色完成后被試休息10s。程序自動記錄反應時間和反應正確率。

3實驗結果及分析

實驗時，由于測試環境隨機干擾的存在及被試者生理、心理狀態非穩定性影響，其反應時間測定值具有不確定性，因此采用拉依達檢驗法剔除異常數據。剔除異常值之后，得出不同顏色匹配目標辨識的反應時間，見圖2。

圖2　不同顏色匹配時被試反應時間均值(單位:ms)

反應時間均值表明，黑色背景下3種目標色的反應時間較短，且差異較小，淺灰色和淡綠色背景下3種目標色的反應時間較長。

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

針對單一目標色，進行五種背景色的被試反應時間的單因素方差分析。結果表明，五種背景色差異顯著分為兩類，黑色、深灰色與深藍色三種背景色的反應時間與淺灰色、淡綠色這兩種有顯著性差異，前三者的反應時間明顯快于后兩者，黑、深灰、深藍之間差異不顯著，淺灰、淺綠背景色差異不顯著。

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

表2　不同顏色匹配目標辨識的反應正確率

4結論

本實驗是在雷達顯示界面的基礎上提取顏色編碼作為研究要素，根據國軍標，本實驗得出以下結論:

1)不同的前景色/背景色組合下人的工作績效不同，黃/黑組合平均反應時間最短，即工作績效最好，黃/綠組合平均反應時間最長。

2)黑、深灰、淺灰、藍、綠這五種背景色的視覺績效有顯著性差異，黑色背景下人的工作績效最好，但與深灰、藍這兩種背景色差異不顯著。所以選擇雷達界面背景時，應優先選擇黑、深灰、藍這三種背景色。

以上結論可為雷達信息顯示界面設計提供一定依據。

5結語

影響視覺搜索績效的因素除前景/背景色之外，還有其他的影響因素。今后進一步的研究可以針對以下兩個方面:一是不同背景圖對雷達目標辨識績效的影響:不同背景下的信息量不同，對視距搜索目標的干擾度不同，繼而影響視覺績效；二是實驗環境背景(如光照環境)等影響因素對視覺績效的影響，后期研究中應將雷達作業人員的視覺環境作為要素，開展基于環境因素的顏色工效學研究。

參 考 文 獻

[1] 劉浩,姜峰.基于目標-背景顏色匹配顯示工效的實驗研究[J].社會心理科學,2010(7):79-83.

[2] Narborough-Hall, Niebur E. Texture Contrast Attracts Overt Visual Attention in Natural Scenes[J]. European Journal of Neuroscience,2004,19(3):783-789.

[3] David F. The Detection of Various Color Combinations Under Different Chromatic Ambient Illumination[J]. Aviation Space and EnvironmentalMedicine,1986,(6):550-580.

[4] 解蘭昌,黃峰.顏色在視覺的心理學認知結構[J].光學儀器,1995,17(4-5):32-35.

[5] 張磊,莊達民.飛機界面設計顏色匹配性[J].北京航空航天大學學報,2009,41(8):25-27.

[6] 歐陽羲同,李德銀.視覺通道中顏色與形狀特征的識別[J].生物物理學報,1991,7(4):571-576.

[7] 朱祖祥,曹立人.目標—背景色的配合對彩色CRT顯示工效的影響[J].心理學報,1994,26(2):128-135.

[8] 王緯,葛列眾,李宏汀.微光環境下顯示器(CRT)顏色視標相對辨別能力的研究[J].人類工效學,2000,6(4):14-17.

[9] 張磊,莊達民.飛機界面設計顏色匹配性[J].北京航空航天大學學報,2009,35(8):1001-1004.

[10] 周穎偉,莊達民,吳旭,等.顯示界面字符編碼工效設計與分析[J].北京航空航天大學學報,2013,39(6):761-765.

[11] GJB 1845-93艦艇指揮控制系統顯示符號[S].國防科學技術工業委員會.

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

作者簡介：金亮，男，碩士研究生，工程師，研究方向：電子信息系統開發與應用。廖鎮，男，碩士研究生，高級工程師，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R857.13

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.028