...
...

Эргономика & компьютер. Каким должен быть монитор

Эргономика & компьютер. Каким должен быть монитор Считалочка:
- DAEWOO, DAEWOO, космоDAEWOO, бац!
- Ура, вы выиграли,
но что - то ли монитор, то ли экологический туалет...
(Из моего раннесредневекового)

Мы частенько слышим, что "изделие удовлетворяет эргономическим требованиям, оно эргономично, эргономика в порядке" и т.д. Делается это, как правило, с умным выражением лица. Наиболее распространены такие высказывания в отношении мониторов, хотя с полной ответственностью берусь утверждать, что произносящий это вряд ли до конца понимает, что такое эргономика конкретного продукта. Иногда здесь просто происходит подмена понятий: если потребителю нравится дизайн, изделию приписывают и высокие эргономические качества, что не совсем так. Иногда за эргономические параметры принимаются некоторые технические параметры, а иногда и наоборот (этим грешат разработчики изделий) — многие технические параметры никак не хотят признаваться в качестве эргономических. Попробуем продемонстрировать на примере компьютерных мониторов, что такое эргономические параметры и как они влияют на качество труда человека-оператора.

Визуальные эргономические параметры ПК являются параметрами безопасности, и их неправильный выбор приводит к ухудшению здоровья пользователей. Такой посыл становится особенно актуальным, когда вспоминаешь, что глаза-то свои. Опасности, которые вас подстерегают, могут быть связаны с обострением хронических заболеваний глаз, проявлением наследственных предрасположенностей. Поэтому так важен режим работы с ПК, профилактические мероприятия, ну и, конечно, самое главное — эргономические параметры видеомониторов.

Одним из основных параметров является частота вертикальной или кадровой развертки (частота обновления), которая (что признается подавляющим числом международных и национальных стандартов) должна быть не менее 85 Гц, желательно в режиме максимального разрешения. Особенно это важно при работе с графическими пакетами. В практической эргономике для определения усталостных характеристик человека-оператора применяется такой психофизиологический показатель, как критическая частота слияния мельканий (КЧСМ). Так вот КЧСМ зависит от яркости изображения, спектра излучения, местоположения изображения на сетчатке глаза, размеров наблюдаемого объекта, от возраста оператора и ряда других факторов, в том числе от времени работы человека с информационной моделью, вызывающей усталость. Но в любом случае она не может превысить 30-35 Гц в центральной области зрения. Этими цифрами, как вы уже догадались, определяется нижняя граница допустимой частоты вертикальной развертки монитора. Особенно высокой чувствительностью к изменению яркости изображения обладают окраинные области сетчатки. Поэкспериментируйте: глядя напрямую на экран монитора, вы не увидите мельканий, зато отлично их заметите, когда экран наблюдается боковым зрением, даже на вашем замечательном мониторе при частоте развертки 75 Гц.

По размерам экрана монитора приходится следовать моде, что по эргономическим меркам не всегда обосновано, — если еще несколько лет назад стандартными считались мониторы с диагональю экрана 14 дюймов, то теперь уже 15, 17 дюймов не выглядят слишком большой роскошью. В соответствии с веяниями прогресса при изменении размера экрана корректируется величина минимального светоизлучающего элемента экрана — экранного "зерна". Размеры "зерна" — это еще один из стандартных параметров мониторов, хотя более правильным будет говорить о шаге теневой маски или апертурной решетки (в зависимости от технологии) экрана монитора на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Для мониторов с размером экрана 15 дюймов нормальной величиной "зерна" (в данном случае берется шаг по диагонали) считается 0,28 мм, а для мониторов в 17-19 дюймов его величина снижается до размеров 0,25 мм. Впрочем, если не учитывать стоимость, то чем меньше "зерно", тем лучше. Хотя и здесь есть пределы, установленные возможностями зрительного аппарата человека — воспринимаемые глазом размеры "зерна" в диапазоне минимально допустимого расстояния от экрана 300-500 мм находятся в пределах 0,08-0,13 мм. То есть можно сделать вывод, что стремиться к меньшим размерам просто нецелесообразно. Величина "зерна" должна быть постоянна в различных точках экрана. Форма его бывает различна: от круглой и овальной до квадратной и прямоугольной.

Взаимосвязанный с размером "зерна" показатель — разрешающая способность, оптимальные значения которой должны соответственно достигать следующих значений: для 15-дюймового — 800´ 600 точек или пикселей, для 17-дюймового — 1024´ 768 точек, для 19-дюймового — 1280´ 1024 точки, для 21-дюймового — 1600´ 1200 и т.д. Естественно, что размер "зерна" должен позволять поддерживать выбранное разрешение.

Для жидкокристаллических (ЖК) мониторов параметры пока похуже, чем для мониторов на ЭЛТ, но зато отсутствуют такие пороки, как искажение изображения. А если взять ЖК-мониторы с активной матрицей (ТFТ), то здесь достоинств больше. ЖК-мониторы более компактны, то есть меньше занимают места на рабочем месте оператора. Более легкие. Отсутствуют высокие напряжения и сопутствующие этому неионизирующие электромагнитные и ионизирующие рентгеновские излучения, нет вредного статического электричества, нет положительной ионизации воздуха, что является самым настоящим бичом при работе с мониторами на ЭЛТ, в воздух не выделяется озон — вещество первого класса опасности. То есть налицо большие достоинства по обеспечению безопасного труда. Однако у ЖК-мониторов недостаточная цветопередача, достигающая обычно 8 бит на составляющую цвета. Поэтому при необходимости создания цветонасыщенных изображений следует иметь в виду, что у мониторов на ЭЛТ этот показатель значительно лучше.

Есть еще один недостаток — "мертвые" точки на экранах ЖК-мониторов (особенно у активных), вызываемые технологическими проблемами их производства и интенсивной эксплуатации (выгорают излучающие элементы).

Цифровое управление, вытекающее из самой сути действия ЖК-монитора, естественно позволяет улучшить качество изображения по его стабильности, избежать геометрических искажений, присущих мониторам на ЭЛТ, и, соответственно, уменьшается количество регулировок.

ЖК-мониторы могут быть с панелями, работающими с собственной подсветкой и в отраженном свете. В последнем случае эргономические параметры мониторов, в частности, светотехнические, несколько хуже, поскольку зависят от условий окружающей среды.

Для обеспечения надежного считывания информации при соответствующей степени комфортности ее восприятия должны быть определены оптимальные диапазоны визуальных эргономических параметров. Сравнительные визуальные эргономические параметры мониторов различных видов приведены в таблице 1.

Таблица 1 Эргономические параметры мониторов


Мониторы на ЭЛТ

ЖК-мониторы

Наименование параметров

монохромные

цветные

пассивные

активные

Частота обновления (частота кадровой развертки), Гц

30-40

40-160

3-10

40-75

Время отклика, мс

20

150-300

50

Яркость изображения (фона), кд/м 2

35-120

270-400

150-250

Яркостной контраст

0,33-0,67

0,6-0,99

0,96-0,97

0,98-0,997

Неравномерность яркости однотипных элементов знаков, %

не более ± 25

Неравномерность яркости рабочего поля экрана, %

не более ± 20

не более ± 10

Размер зерна, мм

0,3

0,20-0,28

0,26-0,29

Формат матрицы знака
для прописных букв и цифр (для отображения диакритических знаков и строчных букв с нижними выносными элементами формат матрицы должен быть увеличен сверху или снизу на 2 элемента изображения)

не менее 7-9 элементов изображения

не менее 5-7 элементов изображения

Отношение ширины знака к его высоте для прописных букв

от 0,7 до 0,9 (допускается от 0,5 до 1,0)

Допустимое горизонтальное смещение однотипных знаков, % от ширины знака

не более 5

Допустимое вертикальное смещение однотипных знаков, % от высоты матрицы

не более 5

Ортогональность, не более:

по горизонтали

по вертикали

по диагонали

где B 1 и B 2 — значения длин верхней и нижней строк текста на рабочем поле экрана, мм;
Н 1 и Н 2 — значения длин крайних столбцов на рабочем поле экрана, мм;
D 1 и D 2 — значения длин диагоналей рабочего поля экрана, мм


B 1 -B 2
dВ=2´ ———— < 0,02
B 1 +B 2


Н 1 2
dН=2´ ———— < 0,02
Н 1 2


D 1 -D 2
dD=2´ ———- < 0,04(H 1 -H 2 )
D 1 +D 2

Допустимая пространственная нестабильность изображения (дрожание по амплитуде изображения) при частоте колебаний в диапазоне от 0,5 до 30 Гц, мм

не более 2´ L10 -4 (L — расстояние наблюдения, мм)

Допустимая временная нестабильность изображения (мерцание)

не должно быть зафиксировано 90% наблюдателей

Отражательная способность, зеркальное и смешанное отражение (блики), % (допускается выполнение требования при использовании приэкранного фильтра)

не более 1

Радиус внешней кривизны (плоскостность) экрана, м

2-50

Примечания.


1. Оптимальным диапазоном значений визуального эргономического параметра называется диапазон, в пределах которого обеспечивается безошибочное считывание информации при времени реакции человека-оператора, превышающем минимальное, установленное экспериментально, не более чем в 1,2 раза.

2. Прямой яркостной контраст для позитивного изображения на мониторах на ЭЛТ определяется по формуле К = ( L Ф — L)/ L Ф, где L — яркость элемента, L Ф яркость фона.

3. Минимальная яркость экрана должна быть не менее 100 кд/м 2, рекомендуемая — 125 кд/м 2 . Под неравномерностью яркости понимаются отношения:


U + = (L max — L ср ) / L ср
(положительная неравномерность),
U - = (L min — L ср ) / L ср (отрицательная неравномерность),
n
где L ср = S L/n,
i = 1
где n — число измеренных значений яркости, L max — максимальное значение яркости, L min — минимальное значение яркости.

4. Все светотехнические параметры мониторов измеряются при отсутствии внешней освещенности.

Сравнительные эргономические параметры различных типов мониторов говорят о некотором постоянно тающем превосходстве мониторов на ЭЛТ над ЖК-мониторами:

частота кадровой развертки у ЖК-мониторов практически достигла приемлемых для восприятия значений — 75-80 Гц (правда, у наиболее продвинутых моделей мониторов на ЭЛТ — 160 Гц);

яркость изображения у мониторов на ЭЛТ изначально выше (270-400 кд/м 2 ), но это не столько достоинство, сколько следствие конструктивных особенностей, тем более что и у ЖК-мониторов ее можно повышать и повышать — но нужно ли, ведь для нормального восприятия, в принципе, достаточно 250 кд/м 2 ;

размеры зерна, можно сказать, сравнялись, и у ЖК-мониторов здесь явно больше перспектив по его уменьшению, чем у конкурента;

яркостной контраст у ЖК-мониторов может принимать значения 0,997-0,998, что конкурирующим мониторам на ЭЛТ уже в этой жизни не достигнуть никогда;

ну а за плоскостность экрана ЖК-мониторам и бороться не надо, она задана априори технологией производства, чего не скажешь об ЭЛТ, где за плоскостность нужно платить неплохие деньги.

Способы регулировок параметров мониторов могут быть различными, что несущественно, так как они производятся значительно реже одного раза в рабочую смену, а это по эргономическим меркам — редко используемые органы управления. Конструктивно они могут быть выполнены в виде ручных регулирующих органов управления или как экранное меню с соответствующим назначением. При установке ручных органов управления, естественно, следует стремиться к сокращению их номенклатуры. При необходимости расположения органов управления на лицевой панели они должны закрываться крышкой или быть утоплены в корпус. В случае экранного меню возможно бесконечно большое число регулировок в зависимости от уровня подготовленности пользователя (который, в свою очередь, тоже может быть регламентирован в виде меню) или специфики работы, единственное условие — оптимальное формирование информационной модели. В настоящее время самым распространенным с небольшими вариациями является вывод пункта настройки и кнопок плюс/минус для увеличения и уменьшения параметров.

Количество регулировок параметров изображения монитора на ЭЛТ должно содержать следующий минимум:
пропорциональное сжатие/растяжение изображения по горизонтали и вертикали;
сдвиг изображения по горизонтали и вертикали;
коррекция "бочкообразных искажений" (то есть таких, когда края изображения на экране слишком выпуклы или, наоборот, вогнуты);
коррекция трапециевидных параллелограммных искажений;
установка цветовой температуры, то есть соотношения основных экранных цветов — красного, зеленого и синего (регулировка цветовой температуры с шагом не менее 100 К о ).

У ЖК-мониторов в зависимости от вида интерфейса (VGA-интерфейс либо цифровой) должны быть предусмотрены органы ручной или автоподстройки, которые, в свою очередь, должны обеспечивать:
установку размера изображения по горизонтали;
масштабирование изображения;
установка цветовой температуры;
регулировка яркости;
регулировка контрастности.

Восприятие информации во многом зависит от местоположения монитора. Расположение монитора на рабочем месте должно удовлетворять требованиям, приведенным в таблице 2.

Таблица 2 Эргономические параметры мониторов, зависящие от условий размещения на рабочем месте


Наименование параметров

мониторы на ЭЛТ

ЖК-мониторы

Расстояние до экрана, мм

600-700

300-500

Внешняя освещенность экрана, лк

100-250

Угловой размер знака, угл. мин.

12-60

Угол наблюдения, град.

не более 40-70

не более 30

Угол поворота вокруг вертикальной оси, град.

± 30

± 60

Угол поворота вокруг горизонтальной оси, град.

0-20

0-25

Примечания.


1. Угловой размер знака — это угол между линиями, соединяющими крайние точки знака по высоте и глаз наблюдателя.
Угловой размер знака определяется из формулы:
h = 2ltg a /2, то есть a = 2arctg (h/2l) .
Для малых углов можно использовать приблизительную формулу:
h" 3a l10 -4,
где h — размер знака, мм; a — угловой размер знака, угл. минута ; l — расстояние от глаза до знака, мм.
Угловые размеры знаков в зависимости от их сложности для восприятия должны быть регламентированы следующими диапазонами:
знак простой формы (2-3 элемента) — 12¢ -18¢ ;
знак средней сложности (4-6 элементов) — 20¢ -35¢ ;
знак более сложной формы (7-9 элементов) — 40¢ -60¢ ;
простейший элемент знака — 6¢ -7¢ .

2. Угол наблюдения — угол между перпендикуляром, проведенным к плоскости знака (экрана) и прямой, соединяющей глаз человека-оператора с точкой пересечения перпендикуляра с плоскостью отображаемого знака (экрана).

3. При повороте мониторов должна быть обеспечена фиксация в заданном положении.

У большинства ЖК-мониторов значительно худшие показатели угла наблюдения, чем у мониторов на ЭЛТ. Одним из результатов этого является искаженная цветопередача. Поэтому, чтобы заретушировать этот недостаток, для них в технической документации в качестве угла наблюдения хитрыми производителями был принят угол, неправильно называемый углом обзора, который фактически представляет собой сумму значений угла наблюдения и возможного угла поворота монитора и все это помноженное на два. В результате величина такого угла выглядит уже более внушительно и в горизонтальной плоскости достигает значений 180 о, а в вертикальной плоскости — 80 о, то есть вроде, как и не мало. Хотя аналогичный параметр для мониторов на ЭЛТ достигает 140 о даже без учета возможного угла поворота монитора. Для того чтобы окончательно развеять путаницу в мозгах, покажем, как определяется зона наилучшего видения экрана видеомонитора ПК.



Рис. 1.
Схема построения зоны наилучшего видения.
А, В, С, D — точки предельной различимости знака; Ð АЕВ, Ð АЕC, Ð АЕD — углы наблюдения a .
Границу зоны наилучшего видения S вычисляют по формуле:
S=Hcosa,
где Н — наибольшее расстояние различимости знаков на мониторе с погрешностью не более 1% (расстояние идентификации); a — угол наблюдения.

Наибольшее расстояние различимости знаков зависит как от эргономических параметров самого монитора, так и от внешних светотехнических характеристик окружающей среды.

Теперь об угле обзора экрана. Настоящий угол обзора экрана монитора определяет оптимальные размеры экрана и расстояние до пользователя. Для того чтобы понять, как формируются эти параметры, сделаем небольшой экскурс в физиологию глаза. Глаза являются самым активным из наших органов чувств, они находятся в непрерывном движении и все время обследуют одну за другой детали окружающего нас мира. Движения глаз в основном необходимы для того, чтобы перевести рассматриваемый объект в зону ясного видения сетчатки и фиксировать его там необходимое время. Перевод взора осуществляется с помощью быстрых саккадических (скачкообразных) движений глаза и конвергенционно-дивергенционных движений. Скачок глаза возникает через 200-300 мс после появления стимула, совершается с большой скоростью, которая зависит от угла поворота, и выполняется с точностью порядка 4¢ -8¢ . Результаты исследований показали, что для перевода взгляда на 20 о требуется одна саккада, которая совершается за 6-7 мс, при переводе взгляда на 40 о — 1-2 саккады за 135 мс, при переводе взгляда более чем на 45 о требуется уже движение головы. Так вот фишка в том, что размеры экрана монитора и расстояние до пользователя должны быть такими, чтобы угол обзора не превышал указанных величин и при ограниченном по размерам рабочем месте не обязательно следует гнаться за большими мониторами. Поэтому не слушайте рекламу, а возьмите в руки карандаш и посчитайте оптимальные (в данном случае — максимальные) размеры экрана для вашего рабочего места. А для тех, кто ленится, я посчитал сам, при условии размещения экрана монитора на минимально допустимом расстоянии от оператора 300-500 мм, итак:

если требуется оперативная реакция на движущиеся объекты (внимание, великовозрастные геймеры!), то есть чтобы укладываться в одну саккаду, линейные размеры видимой области экрана должны быть не более 182 мм, что выливается примерно в 10-дюймовый монитор (уж и не знаю, где вы такой возьмете — если только где-нибудь в музее ЕС 18... откопаете, впрочем, можно у дяди одного взять ноутбук);

если нужно уложиться в 1-2 саккады (обычный рабочий режим), это уже 19-дюймовый монитор.

И все. Это максимум. Так что не мучайтесь чувством неполноценности, считая, что монитор £ 19 дюймов — моветон. А тем, кто любит открывать рот, читая прайс-листы, надеюсь, станет понятно, почему в конце рабочего дня после работы на вашей навороченной "писишке" с 21-дюймовым монитором вы чувствуете тяжесть в затылке и боли в шее и спине.

Помимо полезных и нужных излучений в виде зрительной информации в видимом диапазоне, ПК с мониторами на ЭЛТ грешат еще неионизирующими излучениями в диапазоне радиочастотном. Букет частот значителен, поскольку двоичные коды множатся и преобразуются в этом детище Человечества в огромном числе. Но эмпирическим путем установлено, что основные мощности излучения лежат в диапазонах частот строчной (горизонтальной) и кадровой (вертикальной) развертки.

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений приведены в таблице 3.

Таблица 3 Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений ПК


Наименование параметров

Допустимое значение
Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 500 мм вокруг ПК по электрической составляющей должна быть не более:

в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц;

в диапазоне частот 2 — 400 кГц


25 В/м

2,5 В/м
Плотность магнитного потока должна быть не более:

в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц;

в диапазоне частот 2 — 400 кГц


250 нТл

25 нТл
Поверхностный электростатический потенциал не должен превышать
500 В

Превзойти ПДУ по магнитной составляющей такому прибору, как ПК, вообще невозможно, мощности не те. Зато по электрической составляющей иногда встречаются экземпляры, выдающие 30-40 В/м при норме 25 В/м. Обычно это связано с нарушением условий подключения к сети питания, а именно отсутствием защитного нулевого провода или некачественной связью с ним. Такое превышение устраняют приведением вышеупомянутых условий в соответствие с правилами электробезопасности. Интересно заметить, что проведенные нами в свое время (в 90-х годах) сравнительные исследования отечественных монохромных мониторов и только-только появившихся цветных АТишек показали, что уровни неионизирующих излучений "наших" были более чем в три раза меньше, чем у зарубежных аналогов, притом, что уровни рентгеновского излучения находились примерно в одинаковых незначительных пределах.

Практически последний электронно-ламповый прибор — ЭЛТ, применяемый в радиоэлектронике (ну еще кое-что в радиолокации осталось), в силу своего происхождения, является источником ионизирующего излучения. Конструкция мониторов на ЭЛТ, в соответствии с санитарными нормами, должна обеспечивать мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0,05 м от экрана и корпуса ПК, при любых положениях регулировочных устройств не выше 7,74´ 10 А/кГ, что соответствует эквивалентной дозе, равной 0,1 мбэр/ч (100 мкР/ч). Так вот по нашим данным рентгеновское излучение в реальной жизни не превышает 10-15 мкР/ч причем вне зависимости от фирм-изготовителей. Уровень гамма-фона не превышает 10-13 мкР/ч. Все это подтверждает тезис об относительной радиационной безопасности ПК. Осанны в данном случае следует петь экранам из толстого стекла, содержащего свинец, хорошо экранирующий ионизирующие излучения.

Поверхностный электростатический потенциал, как правило, не превышает 100 В при норме 500 В. Современные мониторы на ЭЛТ оборудованы встроенной антистатической защитой — проводящим покрытием, нанесенным на внутреннюю (реже на внешнюю) поверхность стекла экрана и имеющим электрическую связь с общим заземлением ПК. В ПК старшего поколения электростатический потенциал может достигать 15-20 кВ, что выше нормы в десятки раз, то есть практически все ускоряющее напряжение электронного пучка наводится на поверхность экрана. Для таких ПК имеет смысл использовать защитные экраны (приэкранные фильтры). Примите к сведению, что усиленно рекламируемые защитные экраны устраняют только бликовость и улучшают контрастность при считывании информации с экранов, ну и, естественно, снимают электростатический потенциал, то есть позволяют электростатическому электричеству воссоединиться с матушкой Землей, конечно, при наличии заземляющего провода. Устранение с их помощью каких-то "вредных излучений", как пишется в рекламных проспектах, — блеф, причем даже не производителей (им-то понятно, что к чему!), а недобросовестных продавцов этого вида продукции. Все современные мониторы, как уже отмечалось, сами по себе имеют экраны с достаточным антибликовым и антистатическим покрытием.

Несмотря на малые величины, при длительной работе, а также во взаимодействии с другими вредными факторами, сопровождающими эксплуатацию ПК, возникает эффект накопления воздействия электромагнитных полей, что может привести к ряду серьезных нарушений здоровья пользователей. Так, на органы зрения влияют даже поля малой интенсивности (возможно развитие катаракты, глаукомы и других заболеваний), а электростатическое поле может вызвать отслоение роговицы глаза. Воздействие электромагнитного поля на головной мозг со временем может привести к различным заболеваниям — вплоть до развития злокачественных заболеваний. Хотя прямо скажем, как и в случае с боеголовками с обедненным ураном или мобильными телефонами, убедительной статистики для таких выводов нет. Значения напряженности электромагнитного поля в какой-то мере зависят и от "картинки" на экране видеомонитора. Сравнительные исследования показали, что мониторы, работающие в режиме Norton Commander и Windows, имеют уровни напряженности электрического поля в области высоких частот (2-400 кГц) на 15-60% выше, чем в режиме DOS. В этой связи работа всякого рода диспетчерских служб, учитывая их высокую интенсивность, в системе MS DOS уже не кажется такой архаичной.

Дизайн ПК должен предусматривать окраску корпуса в спокойные мягкие тона с диффузным рассеиванием света. Корпус, клавиатура и другие блоки и устройства ПК должны иметь матовую поверхность одного цвета с коэффициентом отражения 0,4-0,6 и не иметь блестящих деталей, способных создавать блики. Повышенная бликовость как экрана, так и элементов конструкции ПК способствуют росту утомляемости человека-оператора. Это в нашей, европейской трактовке. А если рассматривать повышенную бликовость с точки зрения китайского искусства фэншуй (чем-то сродни дизайну), то яркие блики, отбрасываемые на ваше рабочее место, создают ша, которое трудно чем-либо нейтрализовать. Короче, будет вам плохо, может даже денег не будет!

Венедикт Кляуззе

(c) компьютерная газета




© Компьютерная газета

полезные ссылки
Ремонт ноутбуков, компьютеров, мониторов