Главная | Обратная связь

В Перцептивные и психомоторные качества специалиста: характеристика анализаторов и взаимодействие анализаторных систем.

Характеристики зрительного анализатора
Через зрение человек получает большую часть информации, позволяющей проводить осознанную целенаправленную дея­тельность. Зрительный анализатор формирует в психике чело­века первичные зрительные ощущения — цвета, света, формы, образов внешнего мира, обеспечивает зрительную деятельность человека.
Парное взаимодействие глаз вызывает бинокулярный эффект,
благодаря которому появляется восприятие объёмности предме­тов, их удалённости в пространстве.
Воспринимающая часть глаза включает два типа рецепторов — палочки и колбочки, формирующие сетчатку глаза, на которую через хрусталик поступает изображение предметов внешнего мира. Палочки являются аппаратом ахроматического (чёрно-бе­лого), а колбочки — хроматического (цветного) зрения.
Абсолютная чувствительность зрения весьма высока и составля­ет всего 10-15 квантов лучистой энергии, при воздействии кото­рых на сетчатку в психике человека возникает ощущение света.
Зрительная система работает в очень широком диапазоне ярко­стей. Максимальная яркость, вызывающая ослепление, состав­ляет 32.2 стильба, а минимальная воспринимаемая глазом осве­щённость около 8.10^-9 люкс. При идеальных условиях человек может видеть свет, излучаемый звёздами 6-й величины.
Глаз чувствителен к электромагнитному излучению в диапазоне длин волн от 380 до 760 мкм, причём максимум световой чувст­вительности глаза смещается в зависимости от уровня осве­щённости. Этим объясняется «эффект Пуркинье»:при суме­речном освещении синие и зелёные предметы кажутся более светлыми, чем красные и желтые. Волны разной длины вызыва­ют ощущения цветаи его градаций: красного — 610-620 мкм; жёлтого — 565-590 мкм; зелёного — 520 мкм; синего — 410-470 мкм; фиолетового — 380-400 мкм.
Чувствительность глаза к различению цветового тона различна и имеет около ста тридцати градаций. На практике эти особенности цветового зрения используются при создании систем цветового кодирования и сигнализации. Обычно используется не более че­тырёх цветов — красный, жёлтый, зелёный и белый. Наиболее тонко глазом различаются длины волн в районе 494 мкм (зелено­вато-голубой цвет) и 590 мкм (оранжево-жёлтый). В средней час­ти видимого спектра (зелёный цвет), а также в его концах (фиоле­товый и красный) дифференцировка цветности значительно гру­бее. Максимальная цветовая чувствительность глаза при дневном освещении лежит в жёлтой части спектра (555 мкм).
Наиболее контрастирующие соотношения цветов в порядке убы­вания цветового контраста: синий на белом, чёрный на жёлтом, зелёный на белом, чёрный на белом, зелёный на красном, крас­ный на жёлтом, красный на белом, оранжевый на чёрном, чёр­ный на пурпурном, оранжевый на белом, красный на зелёном.
Цвет и свет играют значительную роль в человеческой практике. При создании многих изделий необходимо учитывать их цвето­вые и световые характеристики. Цвет может выполнять энерге­тическую и информационную функции. Цветом кодируются со­стояния индикаторов технических систем. Например, красный цвет свидетельствует о критических и опасных режимах, зелё­ный — о нормальном функционировании системы, жёлтый пре­дупреждает об изменении режима. Светофор является приме­ром технического устройства, в котором цвет играет чисто ин­формационную роль, регулируя дорожное движение.
Военные стандарты США устанавливают следующий дополнен­ный алфавит цветового кода:
• красный — используется для предупреждения оператора о том, что система или её часть не работают;
• мигающий красный — для обозначения ситуации, требующей немедленного реагирования;
• жёлтый цвет — для обозначения предельных режимов, в кото­рых необходима осторожность;
• зелёный цвет — нормально работающая система;
• белый цвет — используется для обозначения функций, о кото­рых не известно, правильны они или ошибочны, например, для обозначения промежуточных состояний системы;
• синий цвет — справочные и консультативные сведения.
При организации сложных пультов управления и индикации, со­держащих большое количество кодирующих признаков, возни­кают сложные взаимодействия светлоты и цвета, что требует специальных процедур измерений и подбора цвета. С этой це­лью используются специальные шкалы и методы построения изотропного пространства различения светлоты и цвета. Дока­зано преимущество цветового кодирования при решении задач обнаружения. Время поиска объектов по цвету минимально.
Освещённость рабочего места влияет на работоспособность оператора. Снижение освещённости ведёт к снижению работо­способности. Зрительный комфорт и работоспособность зависят от соотношения между яркостью наблюдаемого объекта и ярко­стью фона, окружающего объект.
Зрительная система человека обладает определённой инерци­онностью при быстрой смене световых раздражителей, которые после определённого порога, называемого «критической час­тотой слияния световых мельканий» (КЧСМ), воспринимают­ся как непрерывный сигнал. На этом эффекте работают систе­мы кино и телевидения, предъявляющие на короткое время изображение в виде последовательности картинок. КЧСМ, в за­висимости от параметров предъявляемого сигнала и функцио­нального состояния зрительного анализатора, изменяется в ди­апазоне от 14 до 70 Гц.
Острота зрения человека — минимальный угол зрения, при ко­тором две равноудалённые точки видны как раздельные, со­ставляет несколько десятых угловой минуты и зависит от осве­щённости и контрастности объекта, его формы и положения в поле зрения. Эта характеристика играет большую роль в зада­чах информационного поиска и обнаружения, составляющих значительную часть операторской деятельности.
Диапазон восприятия интенсивности светового потока челове­ком очень велик и достигается в процессе световой и темно­вой адаптации, время которой составляет от 8 до 30 минут.
Темновая адаптация возникает при уменьшении яркости фона от некоторого значения до минимальной яркости (практически темноты). Происходит ряд изменений в зрительной системе:
• переход от колбочкового зрения к палочковому;
• расширяется зрачок;
• увеличивается площадь на сетчатке, по которой происходит суммирование воздействия света;
• увеличивается время суммирования световых воздействий;
• увеличивается концентрация светочувствительных веществ в зрительных рецепторах;
• увеличивается чувствительность зрительной системы.
Световая адаптация — явление, обратное темновой адаптации. Она происходит в процессе приспособления зрительной систе­мы после длительного пребывания в темноте.
Синерционностью зрения связан и феномен последователь­ных зрительных образов, возникающих непосредственно по­сле прекращения раздражения сетчатки. При этом возможны наложения и искажения восприятий, ведущие к ошибочным дей­ствиям человека. Иллюзиям движения и инерции зрения обяза­ны своим развитием кино и телевидение.
Зрительная система человека позволяет воспринимать движе­ние. Нижний абсолютный порог восприятия скорости составляет:
— при наличии в поле зрения неподвижного ориентира 1-2 угл. мин/с.;
— без ориентира 15-30 угл. мин/с.
Равномерное движение с малыми скоростями (до 10 угл. мин/с.) при отсутствии в поле неподвижных ориентиров может воспри­ниматься как прерывистое.
Поле зрения каждого глаза: вверх 50 град.; вниз 70 град.; по направлению к другому глазу 60 град.; в противоположном на­правлении 90 град. Общее поле зрения по горизонтали 180 град. Точное восприятие зрительных сигналов возможно только в центральной части поля зрения. Именно здесь должны быть расположены наиболее важные элементы рабочего места оператора.
Максимальная пропускная способность зрительного анализа­тора на уровне фоторецепторов 5.6 х 10 бит/с. По мере про­движения к корковым структурам падает до 50-60 бит/с. Не­смотря на столь низкую скорость восприятия, человек в сво­ём субъективном мире имеет дело с образами восприятий,обладающими высоким разрешением и детальностью. Это связано с конструирующими функциями психики, строящей образ на основании не только внешней информации, но и ин­формации, циркулирующей в системах памяти и фиксации опыта.
В настоящее время нет удовлетворительной научно обоснован­ной теории, объясняющей работу зрительной системы человека в целом, есть только ряд предположений о принципах работы от­дельных звеньев системы. Однако её свойства вполне описаны и оформлены в виде справочных данных. Их использование тре­бует от проектировщиков большой осторожности, так как пара­метры зрительной системы очень вариативны и сильно зависят от условий и методов измерения.
Характеристики слухового анализатора
Слуховой анализатор — второй после зрения по значимости канал получения информации человеком. На его основе фор­мируется речевой способ передачи информации, являющийся одним из самых эффективных методов человеческой коммуни­кации.
В процессе функционирования слухового анализатора в созна­нии человека формируется ощущение звука. Чувствительность слухового анализатора, как и зрительного, близка к абсолютной и позволяет в условиях абсолютной тишины слышать механиче­ские колебания, вызываемые трением молекул при броуновском движении. Парное взаимодействие ушей реализует «бинау­ральный эффект» или стереоэффект, позволяющий локализо­вать в пространстве точечный источник звука и выделить на­правление его перемещения.
Воздействие звуковых колебаний на органы слуха вызывает ощущения в виде громкости, высоты, тембра звука. Громкость звука связана с интенсивностью звукового давления (табл.1), и её максимальное значение в виде порога болевого ощуще­ния составляет 140 дБ интенсивности давления. Минимальная амплитуда колебания среды, вызывающая ощущение звука, составляет 0.000000009 см. Чувствительность уха к колебани­ям различной частоты неодинакова и максимальна в диапазо­не 2000-4000 Гц.

При поступлении на органы слуха звуковых сигналов разной ча­стоты наступает «эффект маскировки»,выражающийся в сни­жении слышимости полезного сигнала. Наиболее сильное мас­кирующее влияние помехи возникает в случаях:
когда частоты полезного сигнала и помехи близки между собой; по мере увеличения интенсивности помехи маскирование охватывает всё более далёкие частоты сигнала; если частота помехи ниже частоты сигнала; интерференции полезного сигнала и помехи.
Наиболее сильно нам мешают звуки, состоящие не из одной или двух очень интенсивных частот, а являющиеся сложной смесью множества частот — «белый шум».
Воздействие на органы слуха группы колебаний (спектра) вызы­вает ощущение «окраски звука» — тембра, позволяющего че­ловеку определить источник звука.
Подача последовательной серии звуковых сигналов при умень­шении интервалов между ними вызывает эффект «критичес­кой частоты слияния звука»(КЧСЗ), который наступает при частоте звуковых последовательностей около 35-70 Гц, и силь­но зависит от условий восприятия и психофизиологического со­стояния человека.
Восприятие речевого сигнала имеет свои особенности. Прежде всего, акустическая энергия гласных звуков концентрируется в гармонически связанных диапазонах частот, называемых фор­мантами. Эти частоты соответствуют механическим резонансам речевого тракта. Первая форманта в зависимости от гласного звука и говорящего располагается между 200 и 800 Гц, вторая — в окрестности 1500 Гц, третья — в области 2400 Гц, четвёртая — примерно вокруг частоты 3500 Гц. При генерации согласных зву­ков в спектре последних большая часть энергии приходится на высокие частоты, чем на низкие. Человеческая речь лежит в диа­пазоне около 300-4000 Гц. Основной спектр в диапазоне 1000 Гц.
Понимание речевых сообщений зависит от темпа их передачи, наличия интервалов между словами и фразами. Оптимальным считается темп 120 слов в минуту. Интенсивность речевых сиг­налов должна превышать интенсивность шумов не менее чем на 6.5 дБ. Опознание речевых сигналов зависит от длины слова. Многосложные слова правильно распознаются лучше, чем одно­сложные, что объясняется наличием в них большего числа опо­знавательных признаков. Более точно распознаются слова, на­чинающиеся с гласного звука. На восприятие слов решающее влияние оказывают их синтаксические и фонетические законо­мерности. Установление синтаксической связи между словами во многих случаях позволяет восстановить пропущенный сигнал.
При переходе к фразам оператор воспринимает не разрознен­ные, отдельные сигналы, а грамматические структуры, порож­дающие смысловое содержание сообщения. Оптимизация зву­кового и речевого взаимодействия оператора в СЧМ имеет сложный характер и требует учёта специфики взаимодействия анализаторных систем между собой, а также содержания цир­кулирующей в СЧМ текстовой справочной и управляющей ин­формации.
Другие анализаторы и взаимодействие анализаторных систем
Помимо рассмотренных нами зрительной и слуховой анализа­торных систем, являющихся классическим объектом изучения инженерной психологии, в ряде видов деятельности важны кож­ный, кинестетический, обонятельный, вкусовой и вестибулярный анализаторы. Среди них необходимо выделить вестибулярный, обеспечивающий восприятие изменения положения головы (и тела) в пространстве и направления движения тела. Роль этого анализатора проявляется при попадании человека в необычные гравитационные условия, препятствующие его нормальной ра­боте, такие, как невесомость, движение в условиях ускорений с резкой сменой направления движения.
Все анализаторы функционируют не изолированно друг от дру­га, а сложным образом связаны, обеспечивая единство восприя­тия окружающего мира, состояния организма, предупреждая че­ловека о наступлении жизненно важных ситуаций и состояний.
Нарушение процесса синхронного взаимодействия перцептив­ных систем вызывает изменения в нормальном функционирова­нии психики, её отражательных и регуляторных механизмах. Особенно отчётливо эти эффекты проявляются в профессиях, связанных с необычными сенсорными стимуляциями. Так, широ­ко отмечаются эффекты нарушения пространственной ориента­ции в деятельности лётчиков, укачивания у моряков, нарушения схемы тела у космонавтов. В исследованиях внутривестибуляр­ных взаимодействий у лётчиков отмечено влияние вестибуляр­ного аппарата на нормальную работу глазодвигательной систе­мы. Показано, что нарушение взаимодействия вестибулярной системы, механорецепторных полей и зрительной информации приводит к сенсорному конфликту.
В литературе широко описаны феномены болезни движений — кинетоза, возникающего у нормальных здоровых людей как ре­акция на непривычные формы движения.
Метод сурдокамерного испытания позволил выявить следующие источники происхождения необычных психических состояний у здоровых людей: ориентация в ситуациях с затруднениями в восприятии информации; перестройка взаимоотношений чело­века с самим собой в условиях изоляции; повышенная сонли­вость; типичная динамика ситуационно-обусловленной эмоцио­нальной напряжённости.
Необычные свойства физической среды, например, условия не­весомости, также ведут к значительной перестройке работы сис­тем организма, в том числе и психической сферы человека.
Отметим важную особенность действия сенсорных (воспринима­ющих) систем человека — их контекстуальную зависимость: свойства анализаторных систем сильно зависят от использования мозгом принимаемой информации. В отношении «значимой» ин­формации повышается чувствительность анализаторов и, наобо­рот, понижается, если она расшифровывается человеком как не­нужная. Поэтому надо осторожно относиться к использованию в практике проектирования результатов лабораторных эксперимен­тов, полученных в условиях неопределённого контекста.
При решении задач проектирования СЧМ для обеспечения нор­мальной работы и взаимодействия анализаторных систем необ­ходимо по возможности учитывать всю систему действующих на оператора раздражителей.