Приложение А (справочное). Компоновка дисплеев и рабочих станций

Приложение А
(справочное)

Компоновка дисплеев и рабочих станций

А.1 Цель

В данном приложении приведен пример научно обоснованного (см. [2]) руководства по компоновке видеодисплеев (мониторов) на рабочих станциях.

А.2 Исходные данные

Компоновка дисплеев на рабочих станциях управления зависит от следующих факторов:

a) высота уровня глаз пользователя, на которую влияют:

- рабочие позы, используемые при выполнении работы на рабочей станции;

- размеры тела совокупности пользователей;

b) визуальные размеры отображаемых знаков в любом направлении (не ограничиваясь ортогональным направлением);

c) частота визуального сканирования;

d) размеры дисплея.

Ниже приведены основные факторы, определяющие эргономическую компоновку оборудования на рабочей станции:

- расстояние наблюдения;

- размеры дисплея;

- углы наклона и/или поворота;

- положение дисплея по отношению к высоте и глубине стойки;

- область досягаемости рук.

Для совмещения всех этих факторов при проектировании полезно использовать концепцию "пространства идентификации" [1]. Эта концепция применима также для пересмотра компоновки и рабочих станций управления.

А.3 Определения

А.3.1 пространство идентификации (space of identification): Пространство, содержащее все положения глаз оператора относительно дисплея (экрана или панели), в которых каждый знак на дисплее оператор может достоверно идентифицировать, т.е. различать под минимальным углом зрения независимо от направления наблюдения.

Примечание - Факторы, определяющие размеры "пространство идентификации", приведены в таблице А.1.

Таблица А.1 - Факторы, определяющие размеры "пространства идентификации"

Фактор	Пространство идентификации
	Увеличивающий фактор	Уменьшающий фактор
Угол зрения	Уменьшение угла зрения	Увеличение угла зрения
Отображаемые знаки	Увеличение размера знаков	Уменьшение размера знаков
Искривленность поверхности дисплея	Вогнутость	Выпуклость
Размеры дисплея	Уменьшение размера дисплея	Увеличение размера дисплея

А.3.2 обнаружение (detection): Процесс восприятия, с помощью которого человек выявляет наличие сигнала (воздействия).

А.3.3 идентификация (identification): Когнитивный процесс, с помощью которого человек воспринимает и распознает формы (символы, буквы и т.д.) или цвета.

Примечание - Идентификация знаков или цветов становится более простой при наличии контекстной информации, например, если буква является частью слова или если предоставлены эталонные цвета, которые можно сравнивать с идентифицируемыми. В случае единичного знака или символа контекстная информация отсутствует. Связь "идентификации" с "обнаружением" далее приведена в таблице А.2.

Таблица А.2 - Взаимосвязь основных когнитивных терминов

Термин	Процесс
	Режим	Качество	Объект	Расположение
Обнаружение	Одновременное восприятие символов в поле зрения
Идентификация	Последовательное перемещение линии взгляда от одного кластера к другому
Примечание - Кластер может состоять из 4 - 6 знаков (букв).

А.3.4 угол зрения (visual angle): Угол, образованный лучами соединяющими центр зрачка с верхней и нижней (или левой и правой точками) рассматриваемого объекта, например, знака или символа (см. рисунок А.1).

Примечание - Угол зрения является показателем идентификации с геометрической точки зрения независимо от расстояния наблюдения (см. рисунок А.2).

В соответствии с ИСО 9355-2 высота знака должна соответствовать углу зрения не менее 15' (в соответствии с ИСО 9355-3 - 16') (' - угловая минута).

А.3.5 поза (posture): Постоянное положение тела или части тела по отношению к рабочему месту или его элементам.

[ИСО 9241-5:1998]

Примечание - При выполнении конкретной задачи (например, запись от руки) пользователь бессознательно принимает подходящую позу (см. [10]).

При выполнении задач должны быть учтены следующие возможные позы:

a) В положении сидя (см. таблицу 2):

1) с наклоном вперед;

2) с прямой спиной;

3) с отклонением назад;

4) расслабленное положение тела;

b) В положении стоя:

Из рабочих поз в положении сидя 1) - 3) должна быть обеспечена идентификация каждого знака, в то время как поза 4) или поза в положении стоя предназначены для мониторинга. В последнем случае визуальные требования менее строгие (только для "обнаружения").

Поэтому следующие утверждения распространяются на обе рабочие позы - 1) и 4) (см. также таблицу 2), которые являются худшими случаями для идентификации.

Для конкретного человека каждая рабочая поза соответствует индивидуальному:

- положению глаз (в вертикальной и в горизонтальной плоскостях);

- наклону нормальной линии взгляда;

- области досягаемости рук.

А.4 Пространство идентификации

Одна и та же процедура должна быть применена отдельно для горизонтальной и вертикальной плоскости. В данном разделе приведена процедура только для вертикальной плоскости.

Для подготовки схем рекомендовано использовать масштаб 1:10 (легко производить вычисления, рисунки помещаются на стандартных форматах бумаги).

А.4.1 Процедура для единственного монитора

Этап 1.

Составление схемы (вид спереди) рабочей плоскости стойки (высота над полом и глубина поверхности) с применением выбранного масштаба (см. рисунок А.3).

Этап 2.

Указание на схеме точек расположения глаз 5-й и 95-й процентили совокупности пользователей для рабочих поз с наклоном вперед и отклонением назад (см. рисунок А.3).

Примечание 1 - Позы, бессознательно принимаемые пользователями во время выполнения отдельных работ, приведены в таблице 2.

Примечание 2 - Достаточно рассмотреть только крайние рабочие позы (т.е. "с наклоном вперед" и "отклонением назад"). Соответствующие размеры (для конкретной совокупности пользователей) приведены в таблице 2.

Примечание 3 - Если совокупность пользователей состоит из мужчин и женщин, то применяют точки расположения глаз 5-й процентили женщин и 95-й процентили мужчин.

Этап 3.

Разработка чертежа "пространства идентификации" (вид сбоку) следующим образом (см. рисунок А.4).

a) Выбирают максимальное расстояние наблюдения . Если задачей является идентификация знаков и/или символов (за исключением просмотра видео), то рекомендуемое расстояние наблюдения составляет 70 - 80 см (см. [9]).

b) Вычисляют требуемую минимальную высоту знака на дисплее:

(см. рисунок А.1).

c) Изображают экран или панель (вид сбоку) с использованием выбранного масштаба.

d) Изображают окружность (диаметр ), касающуюся самого верхнего видимого положения.

e) Изображают круг (диаметр ), касающийся самого нижнего видимого положения.

f) Зона частичного наложения обоих кругов друг на друга является "пространством идентификации" (вид сбоку). Его область ограничена ближайшей точкой аккомодации глаза. Чтобы исследовать это, необходимо:

- провести линию параллельно поверхности дисплея на расстоянии ближайшей точки аккомодации глаза (50 см);

- добавить среднюю ось экрана (или панели) как ортогональную линию.

Этап 4.

Копирование чертежа, разработанного на этапе 3 на прозрачную пленку.

Примечание 4 - Процесс представлен на примере использования прозрачной пленки, хотя могут быть использованы компьютерные программы.

Этап 5.

Наложение пленки со схемой пространства идентификации (рисунок А.4) на рисунок стойки (рисунок А.3) для получения рисунка, аналогичного рисунку А.5.

- Перемещение и наклон верхнего слоя пленки до тех пор, пока все точки расположения глаз не будут находиться в пределах "пространства идентификации".

- Проверка соответствия отклонения средней оси "нормальной линии взгляда" (см. значения в таблице 2) для дисплея. Это способствует комфортному просмотру и увеличению наблюдаемого размера знаков.

- Проверка расположения полной высоты видимого дисплея в пределах конуса фиксаций. Это обеспечивает перемещение линии взгляда ко всем местам дисплея без движения головы. Это особенно важно, если задача требует удерживания взгляда на дисплее в течение некоторого времени.

Этап 6.

Для экранных элементов управления (световое перо, сенсорный экран) необходимо наложить области досягаемости руки.

Примечание 5 - Расстояние наблюдения, выбранное в примере, намного больше, чем можно применить с экранными элементами управления.

Этап 7.

Применение этапов 1 - 6 к горизонтальной плоскости.

А.4.2 Процедура для нескольких мониторов

Рабочие станции управления в центре управления обычно включают в себя несколько мониторов. Различные дисплеи одновременно представляют данные и информацию одному оператору. Следовательно, пользователь вынужден часто перемещать взгляд от одного дисплея (экрана) к другому.

Компоновка различных дисплеев может быть оптимизирована для облегчения визуальной аккомодации, идентификации символов и общей результативности с помощью применения принципа "пространства идентификации", так же, как и при наличии единственного дисплея. При наличии нескольких дисплеев их необходимо компоновать следующим образом:

- соседние экраны должны быть расположены близко друг к другу. Это способствует сокращению амплитуды движений и минимизирует пространственные требования;

- расстояния наблюдения до всех часто используемых дисплеев должны быть по возможности равными;

- линия взгляда должна быть ортогональной к поверхности каждого дисплея.

Подходящую компоновку можно выполнить с использованием "пространства идентификации". Анализ должен быть выполнен в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Если на такой рабочей станции управления иногда выполняют работу несколько операторов, то должна существовать возможность поворота мониторов.

А.4.2.1 Смежные экраны

Для определения необходимых высоты, расстояния и углов наклона смежных экранов следует выполнить следующие этапы (пример на рисунке А.6 приведен для двух экранов):

Этапы 1 - 7.

Выполнение этапов 1 - 6 соответствует описанию в примере с единственным монитором.

Этап 7а.

a) Использование вертикальной (горизонтальной) проекции стойки (рисунок А.3) в качестве основы.

b) Наложение двух пленок (результатов этапа 4) таким образом, чтобы оба дисплея стали смежными.

c) Перемещение и наклон чертежей на пленках до тех пор, пока точки расположения глаз не окажутся в пределах пространства идентификации (см. рисунок А.6).

Проведение проверки того, что

- дисплеи расположены как можно ниже;

- расстояния наблюдения до дисплеев приблизительно равны;

- верхний(е) дисплей(и) предоставляет информацию, которая не требует продолжительного наблюдения.

Этап 8а.

Выполнение этапов 1 - 7 в горизонтальной плоскости.

А.4.2.2 Расположение экранов вплотную друг к другу

Этапы 1 - 7.

Выполнение этапов 1 - 7 соответствует описанию в примере с единственным монитором для вида сверху.

Этап 7b.

Для вида сверху выполняют процедуру, соответствующую процедуре, применяемой для вида сбоку (см. этап 7а). На рисунке А.7 показаны результаты компоновки трех часто используемых экранов на рабочей станции управления.

Рисунок А.1 - Параметры, определяющие минимальный угол зрения

Примечание - При оптимальных условиях наблюдения и лучшего качества отображения для глаз с нормальной остротой зрения достаточно угла зрения, равного нескольким угловым минутам, даже для таких букв, как Е или В. Эти латинские буквы требуют самого высокого визуального разрешения из-за их высокой детализации в вертикальном сечении. То же самое верно для М и W в горизонтальном сечении. В соответствии с ИСО 9355-2 для ахроматических знаков минимальное значение угла зрения должно составлять 15'. Это значение учитывает тот факт, что в реальности приведенные свойства обычно хуже оптимальных.

Субъект	Условия наблюдения	Объект
Острота зрения снижена до 50% от нормального значения. Адаптация на текущий момент не оптимальна	Уровень освещенности ниже оптимального. Блесткость	Сниженный контраст. Смазанные знаки. Неоднородные знаки или фон. Яркость. Высота остальных букв и знаков меньше, чем у заглавных букв.
Минимальный угол зрения, равный 15', не действителен для: - цветных знаков; - при наличии вибрации объекта или субъекта (например, в транспорте).

Угол зрения является самым важным геометрическим показателем, который необходимо проверять, чтобы убедиться, что высота знака достаточна для обеспечения идентификации.

При постоянном угле зрения максимальное расстояние наблюдения получают при ортогональном направлении взгляда на знак. На практике направление взгляда редко бывает ортогональным. При постоянном угле зрения расстояние наблюдения уменьшается с увеличением угла обзора. Положения, из которых знак виден при постоянном угле зрения, находятся на окружности, касающейся знака. Диаметр круга равен ортогональному расстоянию наблюдения D.

Рисунок А.2 - Взаимосвязь между расстоянием наблюдения D, углом зрения с и углом обзора .

Если применяют минимальный угол зрения, то окружность охватывает все положения, из которых знак может быть виден под углом зрения, который превышает требуемые минимальные значения.

Ограниченная область возможных точек расположения глаз внутри окружности является следствием особенностей человеческого глаза. Аккомодация глаза может происходить только на расстояниях, превышающих ближайшую точку аккомодации глаза. Рекомендовано применять ближайшую точку аккомодации глаза людей 45 лет (приблизительно 50 см), поскольку большинство пользователей более старшего возраста носят корректирующие очки.

Рисунок А.3 - Схема консоли с точками расположения глаз (вид сбоку)

Рисунок А.4 - Схема пространства идентификации (вид сбоку)

Рисунок А.5 - Схема примененного пространства идентификации (вид сбоку)

Рисунок А.6 - Использование "пространства идентификации" при проектировании совмещения экранов

Рисунок А.7 - Применение пространства идентификации (вид сверху) для компоновки дисплеев в горизонтальной плоскости