顏色組合對數(shù)字文本易讀性的影響：基于眼動追蹤實驗的證據(jù)

摘 要：圖書館以數(shù)字文本呈現(xiàn)其資源內容，但文本應以何種顏色呈現(xiàn)才更具易讀性，較少有實驗證據(jù)。基于此，文章對16種常見的背景/字符顏色組合進行編碼，通過89名實驗參與者的眼動追蹤實驗，考察了不同顏色組合所呈現(xiàn)的數(shù)字文本的瞳孔動力學變化，進而分析對閱讀易讀性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，對于正極性數(shù)字文本，即深色字符/淺色背景的顏色組合，白色背景上的藍色和紅色字符具有較好的易讀性；而對于負極性數(shù)字文本，即淺色字符/深色背景顏色組合，藍色和綠色背景上的白色字符具有較好的易讀性。這為圖書館采取何種顏色組合以呈現(xiàn)其數(shù)字文本內容，提供了實驗證據(jù)。

關鍵詞：顏色組合；數(shù)字文本；易讀性；眼動追蹤實驗

中圖分類號：G252.0 文獻標識碼：A

The Impact of Color Combinations on the Legibility of Digital Text： Evidence from Eye-Tracking Experiments

Abstract Libraries often present their digital resources using text， yet there is limited empirical evidence on the most legible color combinations for text presentation. In light of this， the present study encoded 16 common background-character color combinations and conducted eye-tracking experiments involving 89 participants to investigate the pupillary dynamics of digital text presented in different color combinations. Subsequently， the study analyzed the impact of these color combinations on reading legibility. The findings revealed that， for positively valenced digital text （i.e.， dark characters on light backgrounds）， blue and red characters on white backgrounds exhibited better legibility. Conversely， for negatively valenced digital text （i.e.， light characters on dark backgrounds）， white characters on blue and green backgrounds demonstrated enhanced legibility. This study provides empirical evidence to guide libraries in choosing appropriate color combinations for presenting their digital text content.

Key words color combination; digital text; legibility; eye-tracking experiment

1 引言

數(shù)字圖書館的全面普及，給讀者閱讀帶來了新的選擇。除了實時的信息交互與打破物理空間的資源獲取外，數(shù)字圖書館另一創(chuàng)新之處在于視覺顯示效果的多樣化，如字體、行間距、亮度以及顏色的組合，這使讀者獲取更多信息資源之時，擁有了更多的選擇。既往研究已經(jīng)證實，物理字符，如顯示類型、字符形狀、字體大小、動態(tài)顯示速度、照明水平、觀看距離等，在易讀性方面起著至關重要的作用[1]。同時，很多研究也已經(jīng)證實，背景/字符顏色組合可能會影響閱讀易讀性。那么何種顏色的組合顯示才具有更好的視覺刺激效果，既往研究較少給出回答[2]。

顏色的使用總是有目的性的。例如，紅色總是被用來顯示一些警告信息，如紅燈作為交通信號意指需停車等待以避免危險。而黑色常用于印刷字色以便于閱讀。使用適當?shù)念伾M合可以確保提高顯示的有效性，最終可能引致更好的閱讀易讀性。反之，選擇不當?shù)念伾珪е麻喿x易讀性下降，并可能增加視覺疲勞的風險。不同的顏色組合構成了文本資源吸引用戶注意力的常用且有效的途徑。因而從這個意義上說，亮度對比度（即刺激和背景之間的亮度比）、極性（即深色或淺色背景上的深色或淺色文本）和色度對比度（即背景和具有相同亮度的刺激顏色之間的差異）被認為是可能改變多色刺激的可見性和易讀性的最相關因素[2]。

既往學界就顏色組合是否會影響到閱讀易讀性已經(jīng)展開了初步性探索。Shieh等人的研究發(fā)現(xiàn)，當海報文本顏色為黃色而背景顏色為藍色時成績最好。顏色組合對辨別成績和偏好水平的影響只由亮度比和極性決定，負極性下的成績和偏好水平顯著低于正極性[3]。Shieh和Lin進一步比較了廣告不同顏色組合，發(fā)現(xiàn)黑底黃字表現(xiàn)出最快的閱讀速度，白底黑字得到最高的被試偏好水平，而紅底綠字在各方面均最差[4]。Huang研究了圖形/圖標背景，圖標形狀和圖標邊框線寬的顏色組合對視覺檢索性能的影響，發(fā)現(xiàn)白底作為顏色背景、黑字作為字體背景具有更好的檢索性能[5]。Lin等人的研究則認為，圖標顏色組合和曝光時間對圖標易讀性的準確性都有顯著影響[6]。Ko等人研究了目標和背景顏色組合對在各種環(huán)境照明、亮度對比度和刺激類型下視覺顯示終端上呈現(xiàn)的刺激的主觀偏好的影響，結果證實，顏色組合的主要效應對三個因變量顯著。黑底白字和藍底白字是最受歡迎的組合，而綠底紅字和紅底藍字是最不受歡迎的組合[7]。Csurka等人試圖確定顏色組合所需的亮度和對比度水平，發(fā)現(xiàn)在黑色背景上顯示的明亮字母具有較好的易讀性[8]。Palmer等人研究了顏色組合的影響，包括亮度對比度和色度對比度，以及環(huán)境照明對視覺感知時間的影響，發(fā)現(xiàn)白底藍字具有較好的視覺顯示效果[9]。Huang等人進行了一系列的六項實驗，并得出結論：建議將藍色作為任何創(chuàng)造性工作的背景，用紅色背景可以進行一些警惕性高的工作[10]。Humar等人發(fā)現(xiàn)，在電腦屏幕以及投影儀上用深色字體（黑色和深藍色）在明亮的背景上顯示信息，可以達到最佳的易讀性[11]。Paakki等人發(fā)現(xiàn)，在深色背景上的淺色字體組合中，綠色、棕色、黑色和藍色是最好的背景，而紅色是最差的。在這些背景上，白色是首選的字體顏色[12]。中國學者姜哲等人通過不同電子文本的對比度極性和顏色組合的眼動實驗，探究了顏色組合對閱讀疲勞的影響，結果得出黃底黑字、綠底黑字和黑底綠字的顏色組合引起的視覺疲勞顯著少于其他組合，因而這類顏色搭配具備更好的文本易讀性[13]。

緣何顏色組合會影響文本的易讀性？一些學者給出了理論上的推測。如，Jiménez等人研究認為，顏色組合對視覺調節(jié)響應具有影響，特別是當兩種顏色足夠飽和并且其主波長之間的屈光間隔大于眼睛的焦深時[14]。Parra等人研究認為，瞳孔大小的變化會影響特定眼差的大小和聚焦深度，這對視網(wǎng)膜圖像質量有主要影響[15]。Greco等人的研究表明，更大的亮度和正極性（淺色背景上的深色文本）可以減小瞳孔大小，導致更清晰的視網(wǎng)膜圖像和更好的細節(jié)感知[16]。Wu等人的研究則認為，瞳孔收縮將允許更好的閱讀性能，因此建議使用明亮的正極性顯示器[17]。Tsutsui 等人的研究則認為，瞳孔動力學對色彩刺激敏感，顏色信號比亮度信號誘導更大的瞳孔反應[18]。

由此可以發(fā)現(xiàn)，不同的背景/字符顏色組合，會影響到閱讀易讀性，其主要機理在于眼球瞳孔運動對顏色組合的接收與刺激反映差異所致。盡管如此，既往研究還存在一些不足。首先在研究視角上，盡管既往針對商業(yè)性海報與廣告的探索已經(jīng)給予了很多種最佳顏色組合的回答，但這些研究多為基于傳統(tǒng)印刷的實驗探究，對當前圖書館廣泛使用的液晶顯示屏上的數(shù)字文本下，不同組合的背景/字符的顏色搭配會使讀者的瞳孔動力學產(chǎn)生何種改變，進而誘發(fā)何種視覺刺激，從而產(chǎn)生易讀性的差別，既往學界較少進行研究。其次，在實驗方法上，既往評估背景/字符顏色組合對用戶影響的研究都是基于主觀回答，即通過使用不同的問卷和評分量表，或通過記錄閱讀速度得出實驗結論，然而，顏色組合對眼部調節(jié)和瞳孔動力學的影響仍然未知。迄今為止，基于各種眼球運動變量來解釋顏色組合的文本易讀性實驗證據(jù)依然十分匱乏。

眼動追蹤實驗，如瞳孔直徑的變化、眨眼頻率、凝視頻率、掃視行為等的觀察分析，被認為是閱讀易讀性的良好預測因素。有鑒于此，本文設計了一項眼動追蹤實驗，選用了16種常見的顏色組合并對其進行編碼，通過觀察瞳孔直徑、凝視時間、凝視頻率等基礎數(shù)據(jù)，進而評估不同的顏色組合會產(chǎn)生何種瞳孔動力學的改變，以得出閱讀易讀性的最佳顏色組合，以期為圖書館等公共機構采用合理的背景/字符顏色搭配以呈現(xiàn)其數(shù)字文本，提供學術證據(jù)。

2 實驗設計

2.1 實驗參與者

從廣西壯族自治區(qū)圖書館招募了89名讀者（年齡為26.2±4.3歲，身高為164.26±9.37cm，體重為64.0±12公斤）參與本項實驗研究。本研究是按照赫爾辛基宣言中的倫理原則進行的，所有參與者在參與實驗前都提供了知情的書面同意書。本研究向受試者提供了關于實驗目的和方案的詳細說明。所有受試者都具有正常或矯正后的正常視力，并使用石原1-17色板選擇非色盲。所有的實驗都是在工作時間的前半段進行的，即9點到12點。每個受試者在整個實驗過程中大約投入40—50分鐘。

2.2 實驗環(huán)境控制

實驗都在一個專門用于眼動跟蹤系統(tǒng)的實驗室里進行。室溫和相對濕度分別保持在26℃和50%，并由溫濕度計（HTC-1）測量。室內照度保持在450和500勒克斯之間，由數(shù)字勒克斯儀（HTC，LX 103）測量。考慮到受試者的身體尺寸與正確觀看屏幕上顯示的信息之間的兼容性，從屏幕到坐著的眼睛位置的水平距離保持在60至70厘米之間。房間窗戶與大門皆處于關閉狀態(tài)，以便為受試者提供一個平靜和安靜的環(huán)境，使他們能夠集中精力完成任務。由于眼動儀的功能是在近紅外光譜中進行的，因此采取了一些重要的預防措施，如通過覆蓋窗戶來阻止自然光的進入，避免使用白熾燈、鹵素燈和熒光燈。用鐵、鋼、銅、鋁制成的家具和設備被從實驗室中丟棄，因為這些金屬已知會在磁頭追蹤器的磁場中產(chǎn)生偽影。本研究只提供木質椅子作為坐具。

2.3 實驗設備

本研究選擇的雙眼眼球追蹤器型號為HS-BN6.1，由美國M/s應用科學實驗室研發(fā)。該儀器帶有頭戴式光學裝置和磁頭追蹤器（帶有發(fā)射器和接收器單元的鳥類處理器的升力群）用來記錄眼球運動。在開始記錄之前，眼球追蹤系統(tǒng)對每個受試者進行了校準。實驗選擇一組從1到9的數(shù)字，以3×3的陣列顯示在電腦屏幕上，1在屏幕的左上方，9在屏幕的右下方。受試者被要求通過注視相應的數(shù)字，按順序固定1—9的每個數(shù)字。通過以上程序，實驗構建了一個場景平面邊界，任何超出這個邊界的活動都被自動排除，使眼動活動都能得以記錄。數(shù)據(jù)的采樣頻率為120赫茲。場景平面的校準和實驗刺激的提供都是在HP LP2465 24英寸TFT顯示器上進行的，視角為178°H/178°V，分辨率為1 920×1 200像素，長寬比為16：10。

2.4 顏色選擇

本研究從Microsoft? PowerPoint?調色板中選擇了六種常見的顏色，即白、黑、紅、藍、綠和黃。選擇這些顏色是因為它們在生活的各個方面都被頻繁使用。黑與白的組合是流行的閱讀媒介，而紅、綠、藍、黃是基本的色感，不能用兩種或多種顏色的混合來表示。顏色的基本參數(shù)值如表1所示。

2.5 實驗程序

所有的顏色都被交替用來生成背景和字符，即背景/字符的顏色組合。在第一組刺激物傳遞矩陣中，白色被用作背景色，其余顏色被用作字符色。在第二組中，黑色為背景色，其余顏色為字符色。在最后兩組中，白色和黑色被用作其他顏色背景上的字符色。只有黑色和白色之間的組合被排除在外，因為這些組合在過去四十年中被廣泛研究。表2中提到了顯示刺激物的實際組合順序，以及將Peli公式中的字符亮度（LT）和背景亮度（LB）進行對比，得到亮度對比（LC），即LC=LT-LB/LT+lb。LT和LB取自表1中提到的Microsoft? PowerPoint?調色板。除此之外，本研究還從少數(shù)受試者（這些受試者沒有參加主要實驗）那里收集了關于本研究中首選的組合序列（見表2）的主觀反應，然后構建了這樣一個序列。整個安排是在Microsoft? PowerPoint?中進行的，即刺激物是在幻燈片模式下呈現(xiàn)的。

在各種顏色的背景上，給受試者分配了一個檢索任務。箭頭被用來作為檢索字符。選擇箭頭的原因在于：①箭頭是簡單的圖形符號，在日常生活中經(jīng)常被用來指向或指示方向；②箭頭在檢索任務中提供各種空間形式來創(chuàng)造視覺側翼；③根據(jù)Eriksen Flanker的原則，箭頭通常被用作實驗刺激物。從Eriksen時代到今天，不同的研究者經(jīng)常使用箭頭作為實驗刺激物。實驗一共設計了63個箭頭，包括右頭和左頭，以不同的顏色作為檢索字符（見圖1）。這些箭頭被放置在一個7（行）×9（列）的陣列中。考慮到二維環(huán)境中的水平和垂直方向，箭頭都有規(guī)律地相互間隔。其中，寬度5.25米，高度（箭頭）0.95厘米，高度（箭尾）2.00厘米，水平距離0.7厘米，垂直距離2.5厘米。圖1給出了完整的圖示。

對檢索矩陣的詳細描述比較重要，因為在感知、信息處理和認知的過程中，字符的形狀、大小、方向和要顯示的字符數(shù)量起著非常關鍵的作用。60至70厘米的實驗觀看距離被所有參與者接受。實驗設計的箭頭視覺角度為1.63—1.91°。在展示每個矩陣之前，所有受試者都會看到一張白色背景上有一個黑點的空白幻燈片。受試者的工作是計算矩陣中左首箭頭的總數(shù)。在每張幻燈片中，左首箭頭的數(shù)量約為17、18或19。每張幻燈片都有一分鐘的時間來檢索左首箭頭的總數(shù)。如果任何受試者未能在一分鐘內數(shù)完，就按鍵盤上的“空格鍵”顯示下一個檢索矩陣。受試者沒有被強加任何特定的檢索方向，允許他們自然地行動。每個人都有自己固有的檢索方向，并且能以較少的錯誤有效地執(zhí)行。在實驗過程中，受試者被安裝了一個頭戴式光學系統(tǒng)來記錄眼球運動的變量。本研究認為這些矩陣提供了適度的認知負荷，因為任務要求在一定的時間內識別顏色、尺寸、方向以及計數(shù)。

所有受試者在16個矩陣上進行檢索。因此，總共進行了16×89=704次實驗。實際上，總共16個組合被分為4×4的安排，4個組合中的每一個又有4個子集。每組實驗完成后，頭戴式光學儀器被移除。各組之間至少有7分鐘的間隔，以擺脫前一組組合的影響，同時也是為了放松瞳孔。在這段時間里，受試者還接受了NASA-TLX（National Aeronauties and Space Administration-Task load Index， 美國航空航天局任務負荷指數(shù)）調查問卷和主觀評分表，以反映他們自己對任務的不同要求和組合的易讀性的反應。同時還記錄了計數(shù)目標的錯誤。所有受試者的檢索時間都被記錄下來。

2.6 數(shù)據(jù)記錄

在檢索任務中，眼球運動的變量如瞳孔直徑、平均凝視時間、凝視頻率由EYE-TRAC 6用戶界面記錄，記錄的原始數(shù)據(jù)由EyeNal軟件進一步分析。檢索時間是在秒表的幫助下記錄的。通過應用NASA-TLX調查問卷和易讀性評級來評估心理負荷。考慮到NASA-TLX問卷的所有組成部分（精神需求、身體需求、時間需求、表現(xiàn)、努力和挫折感），對每個組合的總體精神工作量評分。每個組合的錯誤百分比也被計算出來。

2.7 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學處理

實驗采用重復測量設計。自變量是字體字符顏色和背景顏色的各種組合，因變量是瞳孔直徑、平均凝視時間、凝視頻率、檢索時間和腦力勞動負荷。所有因變量的平均值（標準差）如表3所示。因變量的正態(tài)分布用箱形圖表示（見圖2）。

在箱形圖中，樣本最小值、下四分位數(shù)、中位數(shù)、上四分位數(shù)和樣本最大值被表示。單向重復測量方差分析被用來找出各組合的總體意義。在方差分析的顯著性之后，采用Bonferroni事后檢驗來比較各組之間的關系。顯著性水平為Plt;0.05。

3 結果

3.1 眼動數(shù)據(jù)

表4給出了單向重復測量方差分析的結果，其中考慮了所有與眼球運動有關的變量和檢索時間及腦力勞動負荷。

3.1.1 瞳孔直徑

白色背景上的不同字符顏色對瞳孔直徑?jīng)]有任何明顯的影響[F（3，129）=2.14，Pgt;0.05]。相反，黑色背景上的不同字符顏色對瞳孔直徑有明顯的影響[F（1.81，78.22）=59.92，P＜0.05]。使用Bonferroni測試的事后分析顯示，在黑色背景上的所有組合中，瞳孔直徑的變化有明顯的關系（Plt;0.05）。黑色背景下的瞳孔直徑有一個統(tǒng)一的趨勢（見圖2-02）。在其他背景上，白色字符[F（3，129）=55.45，Plt;0.05]和黑色字符[F（1.98，85.49）=149.25，Plt;0.05]的瞳孔直徑都有明顯的變化。Bonferroni事后檢驗顯示，除WBL-WG組合外，其他背景顏色上的黑色和白色字符的瞳孔直徑在每個單獨的配對比較中都有顯著的變化（Plt;0.05）。

3.1.2 平均凝視時間

在所有的黑色背景/其他字符顏色組合中，平均凝視時間有明顯的變化[F（2.11，90.85）=11.91，P＜0.05]。事后分析顯示，除BLB-GB組合外，所有單個組合之間都有顯著的關系（Plt;0.05）。而白色背景/其他字符顏色組合[F（3，129）=1.98，Pgt;0.05]；白色字符/其他背景顏色組合[F（3，129）=2.07，Pgt;0.05]；黑色字符/其他背景顏色組合[F（3，129）=3.43，Pgt;0.05]的平均凝視時間變化不明顯。

3.1.3 凝視頻率

凝視頻率在黑色背景/其他字符顏色組合下顯示出明顯的變化[F（1.49，64.20）=6.52，P＜0.05]。 Bonferroni事后檢驗分析發(fā)現(xiàn)，只有YB-BLB一對顯示出明顯的關系（P＜0.05）。白色背景/其他字符顏色組合[F（3，129）=0.85，Pgt;0.05]、白色字符/其他背景顏色組合[F（3，129）=0.84，Pgt;0.05]、黑色字符/其他背景顏色組合[F（3，129）=4.21，Pgt;0.05]沒有發(fā)現(xiàn)明顯變化。

3.2 主觀評估

3.2.1 腦力勞動負荷

心理工作量在其他字符/白色背景顏色組合[F（2.42，104.31）=57.15，P＜0.05]和白色字符/其他背景顏色組合[F（1.38，59.47）=66.7，P＜0.05]中顯示出明顯的變化。Bonferroni事后檢驗分析顯示，YW-RW、YW-BLW、YW-GW對；以及WY-WR、WY-WBL、WY-WG、WR-WBL對有明顯的關系（Plt;0.05）。其他字符/黑色背景顏色組合[F（3，129）=0.29，Pgt;0.05]和黑色字符/其他背景顏色組合[F（3，129）=0.48，Pgt;0.05]沒有觀察到明顯變化。

3.2.2 易讀性評級

每個組合的易讀性評級都被記錄在易讀性不滿意（三級評級）、合格（二級評級）和優(yōu)秀（一級評級）的類別中，結果以每一易讀性類別占總人口的百分比列于表5。

在白色背景的組合中，本研究觀察到56.82%的人對YW組合的易讀性表示不滿意，只有6.82%的人表示易讀性優(yōu)秀。對于RW和BLW組合，分別有63.64%和75.00%的受試者認為易讀性極佳。GW組合得到的主觀反應幾乎相同，分別有47.73%和50.00%的人認為是合格和優(yōu)秀。在黑色背景組合中，大多數(shù)人認為易讀性合格，YB、RB、BLB和GB組合分別為43.18%、56.82%、47.73%和43.18%。在白字/其他背景組合中，WY被86.36%的受試者報告為不滿意。WR組合得到最高的主觀反應為合格（59.09%）。WBL組合收到63.64%的主觀反應為優(yōu)秀。在其他背景/黑字組合中，50%的人認為BY、BR和BG組合的易讀性是合格的。BBL組合收到47.73%的主觀反應為不滿意。

3.3 性能數(shù)據(jù)

3.3.1 檢索時間

檢索時間（見表4）顯示了其他字符/白色背景顏色組合[F（2.36，101.69）=4.66，P＜0.05]和白色字符/其他背景顏色組合[F（2.32，100.15）=3.52，P＜0.05]的明顯變化。Bonferroni事后檢驗分析顯示，在所有其他字符/白色背景顏色組合中，YW-GW對有明顯的關系（Plt;0.05）；在所有白色字符/其他背景顏色組合中，WY-WBL對有明顯的關系。檢索時間與其他字符/黑色背景顏色組合[F（3，129）=2.00，Pgt;0.05]和黑色字符/其他背景顏色組合[F（3，129）=1.65，Pgt;0.05]沒有顯示出任何顯著變化。

3.3.2 誤差百分比

不同顏色閱讀誤差百分比如圖3所示。YW組合的誤差百分比最高（14.11%），其他組合的誤差百分比在7%—13%之間。黃字白底具有較高的閱讀誤差，說明此類顏色組合并不適合作為主要顯示的顏色搭配。而紅字白底、綠字黑底、白字藍底等誤差性相對較小，在實踐中可以作為常用的視覺誘發(fā)刺激顏色搭配。

4 討論

4.1 瞳孔直徑、平均凝視時間和凝視頻率

在過去的20年里，眼動研究在預測閱讀和檢索任務中信息處理方面的重要性被廣泛研究。但是研究人員很少在檢索任務中記錄不同背景/字符顏色組合下的眼動變量。本研究觀察到眼球運動的變量，如瞳孔直徑、平均凝視時間和凝視頻率，隨著不同的背景/字符顏色組合而發(fā)生了明顯的變化。

瞳孔直徑是衡量認知工作量的一個重要指標。許多既往研究記錄并分析了各種任務中的瞳孔直徑：算術[19]、強迫選擇[20]、語言[21]、感知[22]、注意力[23]、數(shù)字范圍[24]和數(shù)字回憶[25]等方面的內容。然而，到目前為止，還沒有關于不同背景/字符顏色組合的實驗的瞳孔動力學變化探索。既往經(jīng)驗表明，瞳孔直徑越大，認知能力越強[26]。相反，瞳孔大小的敏感度會受到物理因素的影響，比如環(huán)境光照度[27]。在本研究中使用了常規(guī)辦公室工作的正常照明水平，假定它不會明顯改變眼球運動行為。在實驗中，瞳孔大小的任何變化都是通過改變各種背景/字符顏色組合的亮度對比值實現(xiàn)。同時，本研究注意到除了其他字符/白色背景顏色組合外，所有組合的瞳孔直徑都發(fā)生了明顯的變化。Bonferroni事后配對分析顯示，除了WBL-WG組合外，每個組合的瞳孔直徑的變化也是顯著的。組合的亮度對比是影響瞳孔直徑的關鍵因素。這些組合提供了最佳的易讀性，也確保了合適的瞳孔大小，足以在合理的時間內提取信息，而不至于在檢索目標時有太大的困難。前者的解釋與特定顏色組合所發(fā)出的光對瞳孔直徑的直接影響有關。易讀性的程度通過干擾感知和認知的工作量最終影響到目標的檢索過程。較亮的顯示屏會使瞳孔收縮，從而限制了進入視網(wǎng)膜的光量，而較暗的顯示屏會使瞳孔放大，使更多的光進入視網(wǎng)膜，從而使顯示的信息正確地可視化。本研究同時注意到，與白色和其他顏色的組合相比，在有黑色和其他顏色的組合時，瞳孔直徑均勻增加。然而，目前還不清楚在黑色組合的情況下，瞳孔直徑的增加是由于眼睛暴露在較低的照明水平下，還是由于認知努力的增加。值得一提的是，瞳孔直徑對景深和球面像差的大小有影響。Osaka的研究結果和本研究都顯示，正極性（例如，白色背景上的其他字符顏色）的瞳孔直徑比負極性（例如，黑色背景上的其他字符顏色）的瞳孔直徑小[28]。這些發(fā)現(xiàn)解釋了正極性提供了更大的景深和更小的球面像差，因此比負極性顯示確保了更高的視網(wǎng)膜圖像質量。負極性顯示會導致視網(wǎng)膜適應和瞳孔直徑的頻繁變化，從而導致疲勞。

凝視時間與檢索任務的心理負荷有關，它從100到300毫秒不等。然而，Bodrogi等人已經(jīng)指出，凝視時間與被凝視的物體的處理時間有關。較長的凝視時間表明在提取信息方面有困難，而且顯示的信息更容易吸引人的注意力[29]。同時，Hashimoto等人認為，凝視時間與凝視頻率密切相關。凝視頻率大約是平均凝視時間的倒數(shù)[30]。本研究注意到所有背景/字符組合的平均凝視時間都在正常范圍內。從表4可以看出，平均凝視時間和凝視頻率反映了相同的結果模式。只有在其他字符/黑色背景顏色組合中，觀察到平均凝視時間的明顯變化。事后一對一的比較顯示，除了BLB-GB對之外，其他的黑色背景都有明顯的變化。凝視次數(shù)越多，檢索效率越低。由于每個受試者都有自己的檢索策略，因此在同一任務中，不同受試者的凝視次數(shù)也不同。可能發(fā)生的情況是，具有相似表現(xiàn)的受試者有不同的凝視次數(shù)。在一個編碼任務中，對某一特定區(qū)域較高的凝視頻率表明該區(qū)域的探索價值。但Kondratova等人注意到，在檢索任務中，上述觀察結果可能是相反的，因為較高的單次凝視或凝視集群的數(shù)量可以預示著在識別目標項目時有較大的不確定性[31]。在本研究中，對YB和BLB組合的比較也觀察到類似的情況。這表明在黑色背景下檢索目標的編碼是困難的。因此，在設計檢索任務的顯示時，必須嚴格限制使用黑色作為背景顏色。

4.2 腦力勞動負荷、檢索時間和易讀性評級

在本研究中，YW和WY組合得到了最高的腦力勞動負荷評分（分別為49.78和49.37），并且這些變化是顯著的。所有其他的組合都得到了相對較低的腦力勞動負荷評分。WBL組合的腦力勞動負荷評分最低（22.62），其次是WG組合（23.43）和BLW組合（24.79）。可能是具有較高亮度值的明亮背景充分照亮了檢索興趣的特征，因此提供了平穩(wěn)的表現(xiàn)。足夠的亮度對比度是正確檢測和識別視覺刺激的必要條件。然而，在某些職業(yè)條件下，負極性和正向對比度顯示（黑暗背景上的明亮字符）往往是首選。本文發(fā)現(xiàn)對各種波長的光顯示出不同程度的敏感性。每種波長在被視網(wǎng)膜上的小、中、大錐體細胞接收后，都會在大腦中喚起對特定顏色的感覺。此外，各種顏色的組合對大腦也有特定的影響。在各種組合下的檢索任務，將在不同程度上利用大腦的認知資源，并產(chǎn)生不同程度的認知負荷。這最終導致了性能的改變。

在本研究中，受試者被要求在1分鐘內完成檢索任務。檢索時間與檢索效率有關；檢索時間越短，檢索效率越高。本研究發(fā)現(xiàn)不同組合的檢索時間幾乎相同，WBL組合的檢索時間最短，為21.13秒；YW組合的檢索時間最長，為29.14秒。當白色作為背景或作為字符顏色與其他顏色一起使用時，實驗觀察到了整體的重要性。檢索時間在不同的組合中是不同的，這是因為：首先，受試者必須與特定組合的不同亮度對比進行互動，因此有不同程度的易讀性；其次，目標和干擾物之間有時間上的差異。因而受試者對大多數(shù)檢索目標的組合都能輕松理解，對WBL和YW的組合也是如此。

背景/字符組合的易讀性在主觀表現(xiàn)上起著核心作用[26]。易讀性問題涉及到用戶閱讀和辨別顯示器中的符號形狀的能力。當顏色的選擇涉及到易讀性時，亮度對比就是核心問題。最佳的視覺反應與亮度對比相對應，并與物體和其背景之間的亮度差異有關。亮度值與背景相同的物體將提供難以辨認的顯示。在本研究中，白色和黃色的亮度值分別為255和128，被認為是明亮的顏色，而這些顏色的組合，如YW和WY，由于背景和物體的亮度差異較小，易讀性較差。此外，藍色和綠色與黑色的組合由于背景和物體亮度的差異較小，因此易讀性較差。在本研究中，BLW、RW和WBL的組合被認為具有較好的易讀性，并被大多數(shù)參與者所青睞。

5 結論

如何使用不同的背景/字符顏色組合，一直是困擾圖書館數(shù)字資源呈現(xiàn)的難題之一。在本研究中，設計了16種常見的顏色組合，其不同顏色搭配的視覺表現(xiàn)刺激，得到了眼動變量、主觀反應和數(shù)據(jù)檢驗的支持。本研究發(fā)現(xiàn)，深色背景（即黑色、藍色、綠色等）在設計中并不具備易讀性。因為深色背景會干擾適應性和視網(wǎng)膜圖像的形成，圖書館在呈現(xiàn)數(shù)字資源之時，應謹慎使用。然而，無論是深色還是淺色背景都不會帶來很大的問題，因為背景和物體之間的亮度對比在這方面有優(yōu)勢。盡管在本研究中，淺色背景（即白色、黃色等）是受試者的首選，但在與淺色物體顏色結合時，其作用微乎其微，這一點在黃字白底和白字黃底組合中可以觀察到。本研究還發(fā)現(xiàn)，在淺色字符/深色背景的組合中，藍色和綠色是最好的背景，白色是最好的字符。黃色字符/黑色背景和白色字符/紅色背景的組合也是可以接受的。藍色無論是作為背景還是作為字符都是有利的，這體現(xiàn)在出色的易讀性評級、較低的認知負荷、較少的檢索時間、最小的錯誤和最佳的眼動活動。像白色和黃色、黑色和藍色、黑色和綠色這樣的組合必須避免，因為這些組合的亮度對比度較低，因此易讀性差，會給讀者帶來閱讀認知上的困擾。

當然，本研究也有一些不足之處。觀察僅限于目前的環(huán)境/任務與所使用的人群特征，結論只是根據(jù)一個實驗的觀察所得出。未來還需要對各種原色進行研究以驗證本研究的結論。如，更精確的腦電圖（Electroencephalogram， EEG）和fMRI（functional magnetic resonance imaging，功能性磁共振成像）技術可以作為有效的工具與眼動變量一起使用，以確定在感知屏幕上的人物/背景顏色組合時參與認知行為的大腦皮質區(qū)域，從而得出更為客觀的結論。

參考文獻：

[1] PACE B J.Color combinations and contrast reversals on visual display units[C]//Proceedings of the Human Factors Society Annual Meeting.CA：SAGE Publications，1984，28（4）：326-330.

[2] HASHIMOTO K，NAYATANI Y.Visual clarity and feeling of contrast[J].Color research amp; application，1994，19（3）：171-185.

[3] SHIEH K K，CHEN M T，CHUANG J H.Effects of color combination and typography on identification of characters briefly presented on VDTs[J].International Journal of Human-Computer Interaction，1997，9（2）：169-181.

[4] SHIEH K K，LIN C C.Effects of screen type，ambient illumination， and color combination on VDT visual performance and subjective preference[J].International journal of industrial ergonomics，2000，26（5）：527-536.

[5] HUANG K C.Effects of computer icons and figure/background area ratios and color combinations on visual search performance on an LCD monitor[J].Displays，2008，29（3）：237-242.

[6] LIN C C，HUANG K C.Effects of color combination and ambient illumination on visual perception time with TFT-LCD[J].Perceptual and motor skills，2009，109（2）：607-625.

[7] KO Y H，SHEN I H，LEE D S.Color combinations of visual display terminal （VDT） icon on user preferences and EEG response[J].Perceptual and motor skills，2010，110（2）：411-428.

[8] CSURKA G，SKAFF S，MARCHESOTTI L，et al.Building look amp; feel concept models from color combinations[J].The Visual Computer，2011，27（12）：1039-1053.

[9] PALMER S E，SCHLOSS K B，SAMMARTINO J.Visual aesthetics and human preference[J].Annual review of psychology，2013，64：77-107.

[10] HUANG K C，CHEN C F，CHIANG S Y.Icon flickering，flicker rate，and color combinations of an icon's symbol/background in visual search performance[J].Perceptual and motor skills，2008，106（1）：117-127.

[11] HUMAR I，GRADISAR M，TURK T，et al.The impact of color combinations on the legibility of text presented on LCDs[J].Applied Ergonomics，2014，45（6）：1510-1517.

[12] PAAKKI M，SANDELL M，HOPIA A.Visual attractiveness depends on colorfulness and color contrasts in mixed salads[J].Food Quality and Preference，2019，76：81-90.

[13] 姜哲，張強，鄧作兵，等.不同電子文本的對比度極性和顏色組合對閱讀疲勞的影響：來自眼動追蹤實驗的證據(jù)[J].心理學探新，2015，35（1）：18-23.

[14] JIMéNEZ R，REDONDO B，MOLINA R，et al.Short-term effects of text-background color combinations on the dynamics of the accommodative response[J].Vision research，2020，166：33-42.

[15] PARRA M A，CUBELLI R，DELLA SALA S.Lack of color integration in visual short-term memory binding[J].Memory amp; cognition，2011，39（7）：1187-1197.

[16] GRECO M，STUCCHI N，ZAVAGNO D，et al.On the portability of computer-generated presentations： The effect of text-background color combinations on text legibility[J].Human factors，2008，50（5）：821-833.

[17] WU Q，TAN Z，LIU J.Experimental study on the relationship between the harmony and cognitive load of business intelligence dashboard color combinations[J].Color Research amp; Application，2022，47（4）：920-941.

[18] TSUTSUI A，OHMI G.Complexity scale and aesthetic judgments of color combinations[J].Empirical Studies of the Arts，2011，29（1）：1-15.

[19] NOIWAN J，NORCIO A F.Cultural differences on attention and perceived usability： Investigating color combinations of animated graphics[J].International journal of Human-computer studies，2006，64（2）：103-122.

[20] KUO L，CHANG T，LAI C C.Multimedia webpage visual design and color emotion test[J].Multimedia Tools and Applications，2022，81（2）：2621-2636.

[21] KIM G，LUI S M.The effect of color combination on visual attention and usability of multiple line graphs[J].Journal of Communications and Information Sciences，2011，1：11-21.

[22] HE L，QI H，ZARETZKI R.Image color transfer to evoke different emotions based on color combinations[J].Signal， Image and Video Processing，2015，9（8）：1965-1973.

[23] JEON E，HAN Y，NAM M.How you see yourself influences your color preference： Effects of self‐construal on evaluations of color combinations[J].Psychology amp; Marketing，2020，37（7）：980-994.

[24] UHLMANN S，KIRANYAZ S，GABBOUJ M.Polarimetric SAR classification using visual color features extracted over pseudo color images[C]//2013 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium-IGARSS.New Jersey：IEEE，2013：1999-2002.

[25] CABESTRERO R，CRESPO A，QUIRóS P.Pupillary dilation as an index of task demands[J].Perceptual and motor skills，2009，109（3）：664-678.

[26] SHEN Z，ZHANG L，LI R，et al.The effects of color combinations， luminance contrast， and area ratio on icon visual search performance[J].Displays，2021，67：101999.

[27] KUO L，CHANG T，LAI C C.Visual color research of packaging design using sensory factors[J].Color Research amp; Application，2021，46（5）：1106-1118.

[28] OSAKA N.Emotional neuroaesthetics of color experience： Views from single， paired， and complex color combinations[J].PsyCh Journal，2022，11（5）：628-635.

[29] BODROGI P，BRüCKNER S，KHANH T Q，et al.Visual assessment of light source color quality[J].Color Research amp; Application，2013，38（1）：4-13.

[30] HASHIMOTO K，YANO T，SHIMIZU M，et al.New method for specifying color‐rendering properties of light sources based on feeling of contrast[J].Color Research amp; Application，2007，32（5）：361-371.

[31] KONDRATOVA I，GOLDFARB I.Color your website： use of colors on the web[C]//International conference on usability and internationalization.Berlin，Heidelberg：Springer，2007：123-132.

作者簡介：黃昌映，百色市圖書館館員，研究方向為文獻信息開發(fā)與研究。

收稿日期：2023-06-29本文責編：王曉琳