振動(dòng)對(duì)人眼辨識(shí)刻度帶信息能力的影響

王黎靜，王郁琿

(北京航空航天大學(xué)，航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京　100191)

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振動(dòng)對(duì)人眼辨識(shí)刻度帶信息能力的影響

王黎靜，王郁琿

(北京航空航天大學(xué)，航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191)

摘要：刻度帶是重要的顯示信息之一。為研究振動(dòng)對(duì)人眼辨識(shí)刻度帶信息的影響，本文開(kāi)展了在被試不動(dòng)刻度帶振動(dòng)的情況下振動(dòng)對(duì)人眼視覺(jué)績(jī)效的影響實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)人員在水平和垂直方向振動(dòng)下，完成了一種振幅(1.6mm)和四種頻率(5，10，15，20Hz)條件下的三種刻度帶(水平，豎直，扇形)辨認(rèn)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)以被試完成視覺(jué)任務(wù)所需反應(yīng)時(shí)間和正確率為視覺(jué)績(jī)效指標(biāo)，并利用李克特量表評(píng)估不同振動(dòng)條件下被試完成視覺(jué)任務(wù)的視覺(jué)舒適度。研究結(jié)果表明，振動(dòng)頻率對(duì)反應(yīng)時(shí)、正確率和視覺(jué)舒適度都有顯著影響(p<0.05)；振動(dòng)方向?qū)σ曈X(jué)舒適度和視覺(jué)績(jī)效中的辨識(shí)反應(yīng)時(shí)有顯著影響(p<0.05)；刻度帶形式對(duì)反應(yīng)時(shí)、正確率和視覺(jué)舒適度都有顯著影響(p<0.05)。振動(dòng)頻率超過(guò)10Hz時(shí)，隨著振動(dòng)頻率的升高，觀(guān)察反應(yīng)時(shí)迅速增加，正確率持續(xù)降低；相比于縱向振動(dòng)，橫向振動(dòng)影響更大，在橫向振動(dòng)條件下觀(guān)察反應(yīng)時(shí)增加了近100ms；在振動(dòng)條件下被試對(duì)刻度帶的觀(guān)察能力縱向刻度帶最差，橫向刻度帶次之，扇形刻度帶最好。

關(guān)鍵詞：視覺(jué)績(jī)效；視覺(jué)舒適度；刻度帶；振動(dòng)特征

引言

大量研究表明，人類(lèi)的視覺(jué)能力會(huì)受到振動(dòng)的影響，振動(dòng)往往會(huì)增加人對(duì)顯示信息的辨識(shí)難度，使得辨識(shí)時(shí)間增加，辨識(shí)正確率降低。對(duì)于交通工具而言，只要其移動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。而在交通工具中，存在大量顯示器，人需要辨識(shí)這些顯示器上的顯示信息。顯示信息包括字符、圖像符號(hào)及刻度帶信息，三者缺一不可[1]。

針對(duì)顯示字符和圖像，許多研究者利用振動(dòng)臺(tái)或軟件模擬振動(dòng)環(huán)境，從振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向和被觀(guān)察目標(biāo)特點(diǎn)等方面了解振動(dòng)對(duì)人眼視覺(jué)功能的影響程度。例如，Lewis和Griffin[2]的研究表明閱讀任務(wù)更易受振動(dòng)頻率為8～16Hz的振動(dòng)影響，且不同振動(dòng)方向影響不同；Chiuhsiang Joe Lin等人[3]、吳國(guó)梁等人[4]和王瑋[5]等人的研究結(jié)果相似：低頻振動(dòng)(4～16Hz)嚴(yán)重干擾人眼視覺(jué)功能；王波等人[6]發(fā)現(xiàn)振動(dòng)頻率在2～20Hz之間的振動(dòng)對(duì)視覺(jué)識(shí)別效率有顯著影響；Andersson等人[7]發(fā)現(xiàn)振動(dòng)對(duì)觀(guān)察不同方向符號(hào)的影響不同，具體表現(xiàn)為由橫線(xiàn)組成的符號(hào)更更難在豎直振動(dòng)中被讀出。而針對(duì)刻度帶，研究者更多以靜止?fàn)顟B(tài)的刻度帶畫(huà)面為目標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究被試辨認(rèn)不同類(lèi)型刻度帶畫(huà)面的視覺(jué)績(jī)效，測(cè)量數(shù)據(jù)包括反應(yīng)時(shí)、正確率與主觀(guān)評(píng)價(jià)等。如熊端琴[8]等人研究了飛行員辨認(rèn)有數(shù)字刻度帶和無(wú)數(shù)字刻度帶的視覺(jué)績(jī)效，研究結(jié)果表明有數(shù)字刻度帶相比無(wú)數(shù)字刻度帶可使得飛行員對(duì)顯示信息的判讀正確率提高20%。

因此，本文以研究振動(dòng)對(duì)觀(guān)察刻度帶信息的影響為目的，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用振動(dòng)臺(tái)模擬座艙振動(dòng)，從振動(dòng)的頻率、振動(dòng)方向以及被監(jiān)控目標(biāo)刻度帶的形式三方面特征對(duì)人眼視覺(jué)功能的影響進(jìn)行了研究。本研究以刻度帶為觀(guān)察目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了不同振動(dòng)頻率、不同振動(dòng)方向的振動(dòng)對(duì)被試辨識(shí)各刻度帶信息的影響，測(cè)量數(shù)據(jù)包括辨認(rèn)反應(yīng)時(shí)、正確率及主觀(guān)舒適度。研究結(jié)果表明振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向以及刻度帶本身都能成為振動(dòng)中影響對(duì)刻度帶觀(guān)察的因素。以上結(jié)果有助于了解振動(dòng)對(duì)人眼視覺(jué)的影響規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)對(duì)駕駛艙振動(dòng)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)出能被人眼迅速準(zhǔn)確識(shí)別的刻度帶顯示。

1研究方法

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

振動(dòng)對(duì)人眼視覺(jué)功能的影響主要表現(xiàn)在低頻區(qū)[2-5]，振動(dòng)干擾人眼視覺(jué)功能的敏感頻率范圍為2～20Hz，敏感振幅為1.6mm[6]。因此，本實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)人眼對(duì)振動(dòng)特征的敏感范圍，根據(jù)多次預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選定四種頻率水平作為實(shí)驗(yàn)變量：5Hz、10Hz、15Hz和20Hz(其中低于5Hz的頻段由于設(shè)備限制本實(shí)驗(yàn)并未達(dá)到)；振幅選擇為1.6mm。不同振動(dòng)方向?qū)θ搜垡曈X(jué)功能的影響也有所不同[2,3,7]，因此選取兩種振動(dòng)方向作為實(shí)驗(yàn)變量：水平振動(dòng)和垂直振動(dòng)。

考慮到刻度帶存在不同方向，而觀(guān)察不同方向的視覺(jué)目標(biāo)受振動(dòng)影響不同[7]，本實(shí)驗(yàn)將刻度帶類(lèi)型作為實(shí)驗(yàn)變量，分三種：水平刻度帶、豎直刻度帶與扇形刻度帶。由于刻度帶在飛機(jī)姿態(tài)信息顯示中較為常用，作為視覺(jué)對(duì)象較為有代表性，因此選擇戰(zhàn)機(jī)常用的橫向、縱向及扇形三種刻度帶(圖1～圖3)作為視覺(jué)目標(biāo)。刻度帶幾何數(shù)據(jù)參考GJB301《飛機(jī)下視顯示器字符》確定。其中橫向刻度帶的長(zhǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度為4.8mm(6mr)，短線(xiàn)長(zhǎng)度為2.4mm(3mr)，刻度間隔為3.2mm(4mr)，箭頭高度為4.8mm(6mr)夾角為60°；縱向刻度帶長(zhǎng)線(xiàn)為4.8mm(6mr)，短線(xiàn)為3.2mm(4mr)，刻度間隔為2.4mm(3mr)，箭頭寬度為8mm(10mr)夾角為60°；扇形刻度帶長(zhǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度為4.8mm(6mr)，短線(xiàn)長(zhǎng)度為2.4mm(3mr)，刻度間隔為10°，箭頭為邊長(zhǎng)8mm(10mr)的正三角形。

圖2　縱向刻度帶Fig.2　Vertical belt scale

圖3　扇形刻度帶Fig.3　Fan-shaped belt scale

圖1橫向刻度帶
Fig.1Horizontal belt scale

考慮到被觀(guān)察對(duì)象獨(dú)立振動(dòng)對(duì)視覺(jué)識(shí)別干擾最大[4,9]，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模擬對(duì)象獨(dú)立振動(dòng)，采用被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(需要的被試較少)：頻率(5Hz、10Hz、15Hz、20Hz)×振幅(1.6mm)×方向(水平、垂直)×刻度帶類(lèi)型(水平、豎直、扇形)=24種實(shí)驗(yàn)處理。

1.2被試

參與實(shí)驗(yàn)的被試有11人。他們的年齡為23-25歲。所有人的視力或矯正視力為正常，使其視力達(dá)到1.0以上。所有試驗(yàn)人員均不存在色盲或色弱情況。

1.3實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)所需的振動(dòng)由振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生，振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)形式、振動(dòng)方向、振動(dòng)頻率及振動(dòng)幅度皆可通過(guò)專(zhuān)用程序控制。實(shí)驗(yàn)中所用振動(dòng)為正弦振動(dòng)，其振動(dòng)頻率被設(shè)置為5，10，15，20Hz四個(gè)水平，振動(dòng)幅度固定，為1.6mm。

實(shí)驗(yàn)通過(guò)電腦程序?qū)崿F(xiàn)刻度帶畫(huà)面的顯示切換以及反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)的收集。實(shí)驗(yàn)程序由Experiment Builder編寫(xiě)而成。程序采用圖片形式模擬帶有示數(shù)的刻度帶，實(shí)驗(yàn)程序中所有的圖片都被置于顯示屏中間，圖片都經(jīng)過(guò)調(diào)整以確保在屏幕上顯示尺寸沒(méi)有變形。

將試驗(yàn)程序安裝在一臺(tái)筆記本電腦上，并將此筆記本連接至一臺(tái)型號(hào)為SAMSUNG S19B300NW、分辨率為1024×768的LCD顯示器上，實(shí)驗(yàn)界面將在此顯示器上顯示。顯示器通過(guò)專(zhuān)用夾具被垂直固定于振動(dòng)臺(tái)上。實(shí)驗(yàn)時(shí)被試坐在座椅上，并且雙眼高度被調(diào)整至與顯示屏幕中心高度相同，顯示屏幕中心與被試雙眼的距離為800mm。被試被要求不得隨意移動(dòng)頭部。調(diào)整結(jié)束后，整個(gè)顯示器屏幕位于被試的第一視野內(nèi)。實(shí)驗(yàn)中，對(duì)每一個(gè)被試的設(shè)置步驟皆如上所述。

1.4視覺(jué)任務(wù)和數(shù)據(jù)收集

本實(shí)驗(yàn)的視覺(jué)目標(biāo)是刻度帶圖片，分別顯示不同示數(shù)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，被試靜坐在屏幕前，用盡可能快的速度辨認(rèn)顯示出的刻度帶示數(shù)，同時(shí)盡可能保證準(zhǔn)確率。為了避免練習(xí)效應(yīng)，每次辨認(rèn)刻度帶的示數(shù)隨機(jī)出現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)為反應(yīng)時(shí)、正確率與視覺(jué)舒適度主觀(guān)評(píng)分。

反應(yīng)時(shí)為刻度帶出現(xiàn)在屏幕上到被試按下按鈕的時(shí)間，由實(shí)驗(yàn)程序記錄。正確率通過(guò)比對(duì)主試人員記錄的讀數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的示數(shù)并計(jì)算獲得，正確率計(jì)算公式如下：

(1)

其中，正確辨認(rèn)個(gè)數(shù)是指被試正確讀出示數(shù)的刻度帶個(gè)數(shù)，總辨認(rèn)個(gè)數(shù)是指被試辨認(rèn)的刻度帶數(shù)量。

在完成一組實(shí)驗(yàn)后，被試需要對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的視覺(jué)舒適度進(jìn)行主觀(guān)評(píng)估。實(shí)驗(yàn)采用李克特主觀(guān)量表進(jìn)行評(píng)分，如圖4所示。在本實(shí)驗(yàn)中，1分表示視覺(jué)極不舒適，5分表示視覺(jué)非常舒適。

圖4李克特量表
Fig.4Likert scale

1.5實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)以振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向和刻度帶類(lèi)型劃分為組，整個(gè)實(shí)驗(yàn)共有4種頻率×2種方向×3種刻度帶=24個(gè)實(shí)驗(yàn)組。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組含有7個(gè)測(cè)試，每次測(cè)試會(huì)隨機(jī)顯示一個(gè)刻度帶示數(shù)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組皆有一個(gè)試驗(yàn)程序。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主試首先選定一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，運(yùn)行相應(yīng)的試驗(yàn)程序。試驗(yàn)程序開(kāi)始后，被試先閱讀屏幕上的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，之后按照要求按壓按鈕開(kāi)始試驗(yàn)，分別進(jìn)行7個(gè)測(cè)試。每個(gè)測(cè)試中被試先按壓按鈕觸發(fā)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，振動(dòng)中的顯示器上出現(xiàn)示數(shù)隨機(jī)的刻度帶畫(huà)面，每一個(gè)刻度帶畫(huà)面會(huì)持續(xù)出現(xiàn)2s，或者在被試按壓按鈕后消失。被試被要求并盡快辨識(shí)上面的示數(shù)。在辨識(shí)出示數(shù)后被試以最快的速度按壓按鈕，之后讀出辨識(shí)的示數(shù)，由主試人員進(jìn)行記錄。7個(gè)測(cè)試中，前2個(gè)測(cè)試作為預(yù)實(shí)驗(yàn)，不記錄數(shù)據(jù)，后5個(gè)測(cè)試作為正式試驗(yàn)，將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

每一個(gè)實(shí)驗(yàn)組結(jié)束之后會(huì)暫停5分鐘以供被試進(jìn)行主觀(guān)評(píng)價(jià)，之后被試休息5分鐘。休息結(jié)束后進(jìn)行下一個(gè)實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)大約需要1小時(shí)。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

每組數(shù)據(jù)皆通過(guò)ANOVA方差進(jìn)行了檢驗(yàn)。同時(shí)，也使用Duncan檢驗(yàn)檢驗(yàn)了各數(shù)據(jù)間的相關(guān)性，其顯著性分為了三個(gè)水平：顯著(p<0.01)、較顯著(p<0.05)和不顯著。反應(yīng)時(shí)、正確率及主觀(guān)評(píng)分都被檢驗(yàn)了與三種因素(振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向及刻度帶種類(lèi))的相關(guān)性水平。

2.1反應(yīng)時(shí)

對(duì)被試完成視覺(jué)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行單變量多因素方差分析，記錄在表1中。

表1　反應(yīng)時(shí)的ANOVA方差分析

由表1知，刻度帶類(lèi)型及振動(dòng)方向?qū)Ψ磻?yīng)時(shí)有顯著影響，振動(dòng)頻率對(duì)反應(yīng)時(shí)有較顯著的影響。圖5～圖7所示分別為刻度帶類(lèi)型、振動(dòng)頻率與振動(dòng)方向?qū)Ψ磻?yīng)時(shí)的主效應(yīng)值。反應(yīng)時(shí)隨振動(dòng)頻率增加而增加。縱向刻度帶反應(yīng)時(shí)最長(zhǎng)，橫向刻度帶次之，扇形最短。實(shí)際上，高頻振動(dòng)、縱向刻度帶以及縱向振動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)變長(zhǎng)，即完成視覺(jué)任務(wù)的時(shí)間變長(zhǎng)。

圖5　刻度帶類(lèi)型對(duì)反應(yīng)時(shí)的主效應(yīng)值Fig.5　The main effect plot of scale type on reaction time

圖6　振動(dòng)頻率對(duì)反應(yīng)時(shí)的主效應(yīng)值Fig.6　The main effect plot of vibration frequency on reaction time

圖7　振動(dòng)方向?qū)Ψ磻?yīng)時(shí)的主效應(yīng)值Fig.7　The main effect plot of vibration direction on reaction time

2.2正確率

對(duì)被試完成視覺(jué)任務(wù)的正確率數(shù)據(jù)進(jìn)行單變量多因素方差分析，記錄在表2中。

表2　正確率的ANOVA方差分析

由表2知，刻度帶類(lèi)型對(duì)正確率有顯著影響，振動(dòng)頻率對(duì)正確率有較顯著的影響。圖8與圖9所示分別為為刻度帶類(lèi)型與振動(dòng)頻率對(duì)正確率的主效應(yīng)值。正確率隨振動(dòng)頻率的升高而降低。扇形刻度帶正確率最高，橫向刻度帶次之，縱向最低。高頻振動(dòng)和縱向刻度帶會(huì)使得正確率變低。

圖8　刻度帶類(lèi)型對(duì)正確率的主效應(yīng)值Fig.8　The main effect plot of scale type on accuracy

圖9　振動(dòng)頻率對(duì)正確率的主效應(yīng)值Fig.9　The main effect plot of vibration frequency on accuracy

2.3主觀(guān)評(píng)分

對(duì)被試完成視覺(jué)任務(wù)的視覺(jué)舒適度主觀(guān)評(píng)分進(jìn)行單變量多因素方差分析，記錄在表3中。

表3　主觀(guān)評(píng)分的ANOVA方差分析

由表3知，刻度帶類(lèi)型與振動(dòng)頻率對(duì)主觀(guān)評(píng)分有顯著影響，振動(dòng)方向?qū)χ饔^(guān)評(píng)分有較顯著的影響。

圖10～圖12所示分別為刻度帶類(lèi)型、振動(dòng)頻率與振動(dòng)方向?qū)χ饔^(guān)評(píng)分的主效應(yīng)值。主觀(guān)評(píng)分隨振動(dòng)頻率增加而降低。扇形刻度帶評(píng)分最高，橫向刻度帶次之，縱向最低。實(shí)際上，低頻振動(dòng)、扇形刻度帶以及縱向振動(dòng)的得分較高，視覺(jué)舒適度較好。

圖10　刻度帶類(lèi)型對(duì)主觀(guān)評(píng)分的主效應(yīng)值Fig.10　The main effect plot of scale type on subjective ratings

圖11　振動(dòng)頻率對(duì)主觀(guān)評(píng)分的主效應(yīng)值Fig.11　The main effect plot of vibration frequencyon subjective ratings

圖12　振動(dòng)方向?qū)χ饔^(guān)評(píng)分的主效應(yīng)值Fig.12　The main effect plot of vibration directionon subjective ratings

3討論

振動(dòng)頻率對(duì)人眼視覺(jué)能力的影響存在臨界點(diǎn)，超過(guò)此點(diǎn)則振動(dòng)對(duì)視覺(jué)的影響急劇增加。就反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)而言(見(jiàn)圖6)，隨著振動(dòng)頻率的增加，反應(yīng)時(shí)間不斷上升，而振動(dòng)頻率超過(guò)10Hz后，反應(yīng)時(shí)間上升速度變快。就反應(yīng)正確率數(shù)據(jù)而言(見(jiàn)圖9)，隨著振動(dòng)頻率的增加，正確率不斷下降，而振動(dòng)頻率超過(guò)15Hz后，正確率下降速度變快。本實(shí)驗(yàn)得出的振動(dòng)頻率對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響臨界點(diǎn)在10Hz，對(duì)正確率的影響臨界點(diǎn)在15Hz。兩個(gè)臨界點(diǎn)間存在差異。造成這一結(jié)果的可能原因是惡劣的閱讀條件會(huì)增強(qiáng)被試期望更好地去完成視覺(jué)任務(wù)的動(dòng)機(jī)。這種自發(fā)激勵(lì)會(huì)讓被試在完成視覺(jué)任務(wù)時(shí)更加集中注意力[10]。當(dāng)振動(dòng)超過(guò)10Hz時(shí)，被試會(huì)嘗試犧牲反應(yīng)時(shí)間來(lái)確保更正確地辨識(shí)刻度帶示數(shù)，此時(shí)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)迅速升高。當(dāng)振動(dòng)頻率繼續(xù)增加時(shí)，被試的主動(dòng)動(dòng)機(jī)無(wú)法彌補(bǔ)閱讀條件變差帶來(lái)的影響，因此正確率數(shù)據(jù)會(huì)加速變差。

振動(dòng)頻率對(duì)主觀(guān)評(píng)分的影響臨界點(diǎn)與正確率數(shù)據(jù)一致，在15Hz。然而，與反應(yīng)時(shí)與正確率數(shù)據(jù)不同，超過(guò)15Hz后，主觀(guān)評(píng)分下降趨勢(shì)變緩。根據(jù)實(shí)際評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)以及與被試的訪(fǎng)談結(jié)果來(lái)看，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是超過(guò)15Hz后被試評(píng)分已降到極低的水平，接近極限，因此下降速度變緩。這也與之前的推論一致，閱讀條件此時(shí)已到了極差的水平。

振動(dòng)方向?qū)σ曈X(jué)信息辨識(shí)能力存在顯著影響。圖7與圖12所示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明橫向振動(dòng)較縱向振動(dòng)的影響更大。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的一部分原因可能是由于刻度帶中存在數(shù)字，人對(duì)數(shù)字的觀(guān)察更易受橫向振動(dòng)的影響[4]。

4結(jié)論

本文研究了不同方向、頻率的振動(dòng)對(duì)被試觀(guān)察刻度帶的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

1)振動(dòng)頻率會(huì)顯著影響人對(duì)刻度帶的觀(guān)察，隨著振動(dòng)頻率的增加，人的觀(guān)察反應(yīng)時(shí)會(huì)增加，正確率會(huì)降低，主觀(guān)舒適度會(huì)降低。振動(dòng)頻率超過(guò)10Hz后，反應(yīng)時(shí)間上升速度變快，而振動(dòng)頻率超過(guò)15Hz后，正確率下降速度變快；

2)振動(dòng)方向會(huì)影響人對(duì)刻度帶的觀(guān)察，橫向振動(dòng)比縱向振動(dòng)影響更大，被試觀(guān)察橫向振動(dòng)的刻度帶比縱向振動(dòng)的刻度帶的反應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)，主觀(guān)舒適度更低；

3)刻度帶設(shè)計(jì)也是影響觀(guān)察刻度帶的重要因素，現(xiàn)有刻度帶設(shè)計(jì)中，縱向刻度帶在振動(dòng)條件下觀(guān)察難度最大，橫向刻度帶次之，扇形刻度帶最好，具體表現(xiàn)為觀(guān)察反應(yīng)時(shí)縱向刻度帶最長(zhǎng)，橫向刻度帶次之，扇形刻度帶最短，而正確率和主觀(guān)舒適度縱向刻度帶最低，橫向刻度帶次之，扇形刻度帶最高。

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Effects of Display Vibration on Visual Performance

and Fatigue in Reading Belt Scales

Wang Lijing，Wang Yuhui

(BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,SchoolofAeronauticScienceandEngineering,Beijing100191,China)

Abstract：The scale belt is one of the important display information. In order to study the influence of vibration, an experiment to test the influence to observation ability of vibration is carried out in this paper. Under horizontal and vertical vibration, the test completed three kinds of scale (horizontal, vertical, sector) identification tasks under the condition of four kinds of frequency (5, 10, 15, 20Hz). Experiments were done to test the response time and accuracy of the visual task to the visual performance, and to evaluate the visual comfort level of the visual task with the Likert scale. The results show that the vibration frequency has a significant effect on the response time, accuracy and visual comfort (p<0.05). The vibration direction has significant effect on the visual comfort and visual performance (p<0.05). When the vibration frequency is over 10Hz, with the increase of the vibration frequency, the rate of the reaction is increasing rapidly, and the accuracy is decreasing. Compared to the vertical vibration, the effect of horizontal vibration is bigger, and the reaction time increased 100ms. In the vibration condition, the observation ability of the vertical scale is the worst, and the horizontal scale is the best.

Key words:visual performance; visual fatigue; belt scale; vibration characteristics

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(資助編號(hào)：5147832)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(資助編號(hào)：51178320)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH85

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.06.028