显示界面目标编码颜色匹配工效研究*

金　亮　廖　镇　周颖伟　刘　双

(1.西三环中路19号　北京　100036)(2.中国船舶工业综合技术经济研究院　北京　100181)



显示界面目标编码颜色匹配工效研究*

金亮1廖镇2周颖伟2刘双2

(1.西三环中路19号北京100036)(2.中国船舶工业综合技术经济研究院北京100181)

摘要目的:探索军标符号颜色与背景颜色匹配的一般规律，为提高信息的视觉作业绩效提供基础数据。方法:参考雷达显示界面，选取3个军标符号目标色与5个常用背景色作为实验因素开展工效学实验。结果:5种背景色差异显著分为两类，黑色、深灰色与深蓝色三种背景色的反应时间与浅灰色、淡绿色有显著性差异，前三者的反应时间明显快于后两者。结论:不同的前景色/背景色组合下人的工作绩效不同，黄/黑组合平均反应时间最短，即工作绩效最好，黄/绿组合平均反应时间最长；黑、深灰、浅灰、蓝、绿这五种背景色的视觉绩效有显著性差异，黑色背景下人的工作绩效最好，但与深灰、蓝这两种背景色差异不显著。所以选择雷达界面背景时，应优先选择黑、深灰、蓝这三种背景色。

关键词编码; 颜色匹配; 工效; 视觉绩效

Class NumberR857.13

1引言

颜色编码是显示器视觉信息显示的重要信息编码方式。适当的颜色编码在复杂显示界面中能够增强信息的凸显性，因此成为视觉工效学研究的重要内容，也是国内外学者的研究热点[1]。Narborough-Hall在大量实验结果基础上得出，颜色编码会对某些任务的作业绩效有提高作用，并对注意、动机等的增强有促进作用[2～3]。国内许多学者也对颜色的心理学认知结构、编码方式、在视觉通道中的可识别性等方面均开展了相应的研究[4～6]。朱祖祥、曹立人等发现，目标与背景色彩的恰当匹配能显著提高信息的传递绩效，彩色CRT显示屏的背景色有以深色为好的趋势，目标色有以浅色为好的趋势[7]。此外，王纬、葛列众等发现，在微光环境下，人对CRT显示器颜色色标作相对辨认时，对紫色、品红色、蓝绿色、绿色、红色的相对辨别能力比较好，而对黄色、白色、琥珀色的相对辨别比较差[8]。张磊、周颖伟等则针对民航飞机显示仪表颜色匹配进行了工效学实验研究，确定了飞机仪表典型背景色和目标色匹配的辨识快慢顺序，并建立了模型[9～10]。

当今液晶屏幕显示已经成为视觉作业的主要方式，尤其是当作业人员在复杂界面中获取多种信息时，如何选取不同颜色对其加以区分，以提高视觉作业绩效和安全性，已成为色彩工效学需要重点研究的问题，并在民用领域。但在军用领域，针对军标符号颜色匹配的工效研究还比较欠缺。因此，基于典型界面的军标符号颜色编码研究具有重要意义。

2实验方法

2.1实验设计

实验元素的选择参考雷达界面常用颜色及目标符号，采用3X5完全被试内设计:因素1为目标色，包括3个水平:红色(GRB(255，0，0))、黄色(GRB(255，255，0))、绿色(GRB(0，255，0))；因素2为背景色，包括五个水平:黑色(GRB(0，0，0))、深灰色(GRB(80，80，80))、浅灰色(GRB(210，210，210))、深蓝色(GRB(13，64，91))、淡绿色(GRB(42，76，52))。目标符号采用军用简标符号[11]，见表1。

表1　目标符号

实验界面模拟雷达扫描界面，见图1。

图1　实验界面

实验采用快速系列视觉呈现方式。以1个背景色下呈现1次目标色作为1个视觉刺激，呈现时间为2s。每个背景色下依次呈现3个目标色，每个目标色呈现12次，目标符号等概率随机呈现。每名被试需要完成五个背景色的刺激序列，共180个刺激，360s。为消除实验顺序及疲劳造成的误差，实验采用拉丁方设计。

2.2被试

被试为50名高校在读学生，均为男性，年龄为18～24岁，身体健康，色觉正常，矫正视力在1.0以上，右利手，实验前对实验内容均知情同意。

2.3实验程序

实验任务为目标辨识任务。实验过程中被试距离屏幕的视距为760mm，头部固定，通过标准键盘进行人机交互。实验开始后，目标符号呈现在雷达显示界面中心位置，被试辨别符号的属性后做出相应的按键反应，为了消除视觉误差，每个背景色完成后被试休息10s。程序自动记录反应时间和反应正确率。

3实验结果及分析

实验时，由于测试环境随机干扰的存在及被试者生理、心理状态非稳定性影响，其反应时间测定值具有不确定性，因此采用拉依达检验法剔除异常数据。剔除异常值之后，得出不同颜色匹配目标辨识的反应时间，见图2。

图2　不同颜色匹配时被试反应时间均值(单位:ms)

反应时间均值表明，黑色背景下3种目标色的反应时间较短，且差异较小，浅灰色和淡绿色背景下3种目标色的反应时间较长。

方差分析表明，在黑色背景下，被试对3种目标色的反应时间差异不显著(p=0.473762>0.05)，其他四种背景色下三种目标色的反应时间差异也不显著，表明红、绿、黄三种目标色在同一背景色显示时对人眼的辨识反应时间无显著影响。

针对单一目标色，进行五种背景色的被试反应时间的单因素方差分析。结果表明，五种背景色差异显著分为两类，黑色、深灰色与深蓝色三种背景色的反应时间与浅灰色、淡绿色这两种有显著性差异，前三者的反应时间明显快于后两者，黑、深灰、深蓝之间差异不显著，浅灰、浅绿背景色差异不显著。

被试对不同颜色匹配目标辨识的反应正确率见表2。方差分析表明，人眼对不同颜色匹配目标辨识的反应正确率不显著(p=0.08>0.05)。

表2　不同颜色匹配目标辨识的反应正确率

4结论

本实验是在雷达显示界面的基础上提取颜色编码作为研究要素，根据国军标，本实验得出以下结论:

1)不同的前景色/背景色组合下人的工作绩效不同，黄/黑组合平均反应时间最短，即工作绩效最好，黄/绿组合平均反应时间最长。

2)黑、深灰、浅灰、蓝、绿这五种背景色的视觉绩效有显著性差异，黑色背景下人的工作绩效最好，但与深灰、蓝这两种背景色差异不显著。所以选择雷达界面背景时，应优先选择黑、深灰、蓝这三种背景色。

以上结论可为雷达信息显示界面设计提供一定依据。

5结语

影响视觉搜索绩效的因素除前景/背景色之外，还有其他的影响因素。今后进一步的研究可以针对以下两个方面:一是不同背景图对雷达目标辨识绩效的影响:不同背景下的信息量不同，对视距搜索目标的干扰度不同，继而影响视觉绩效；二是实验环境背景(如光照环境)等影响因素对视觉绩效的影响，后期研究中应将雷达作业人员的视觉环境作为要素，开展基于环境因素的颜色工效学研究。

参 考 文 献

[1] 刘浩,姜峰.基于目标-背景颜色匹配显示工效的实验研究[J].社会心理科学,2010(7):79-83.

[2] Narborough-Hall, Niebur E. Texture Contrast Attracts Overt Visual Attention in Natural Scenes[J]. European Journal of Neuroscience,2004,19(3):783-789.

[3] David F. The Detection of Various Color Combinations Under Different Chromatic Ambient Illumination[J]. Aviation Space and EnvironmentalMedicine,1986,(6):550-580.

[4] 解兰昌,黄峰.颜色在视觉的心理学认知结构[J].光学仪器,1995,17(4-5):32-35.

[5] 张磊,庄达民.飞机界面设计颜色匹配性[J].北京航空航天大学学报,2009,41(8):25-27.

[6] 欧阳羲同,李德银.视觉通道中颜色与形状特征的识别[J].生物物理学报,1991,7(4):571-576.

[7] 朱祖祥,曹立人.目标—背景色的配合对彩色CRT显示工效的影响[J].心理学报,1994,26(2):128-135.

[8] 王纬,葛列众,李宏汀.微光环境下显示器(CRT)颜色视标相对辨别能力的研究[J].人类工效学,2000,6(4):14-17.

[9] 张磊,庄达民.飞机界面设计颜色匹配性[J].北京航空航天大学学报,2009,35(8):1001-1004.

[10] 周颖伟,庄达民,吴旭,等.显示界面字符编码工效设计与分析[J].北京航空航天大学学报,2013,39(6):761-765.

[11] GJB 1845-93舰艇指挥控制系统显示符号[S].国防科学技术工业委员会.

Ergonomics of Encoding Color Matching on Display Interface

JIN Liang1LIAO Zhen2ZHOU Yingwei2LIU Shuang2

(1. No. 19 Central Xisanhuan Road, Beijing100036)(2. China Institute of Marine Technology & Economy, Beijing100181)

AbstractThis paper aims to explore the general rules of the military symbol color and background color matching, and provide basic data for improving the visual job performance of information. Reference radar equipment display interface，3 kinds of military symbol color and 5 kinds of background color are selected as the experimental factors to improve ergonomics experiment. Five kinds of background color significantly are divided into two categories. The reaction time of the black, dark gray and dark blue, which are obviously fast, are significant difference to light gray, light green. The human performances are various in different foreground/background color different combinations. The reaction time is shorter of the yellow/black, which shows the best performance. On the contrary, the reaction time is longer of the yellow/green. The visual performances of the 5 kinds of background color are significant different. Black is the best, which is insignificant with dark gray and dark blue. In summary, black, dark gray and dark blue are the priority selections.

Key Wordsencoding, color matching, ergonomics, visual performance

* 收稿日期：2015年11月7日,修回日期：2015年12月27日

作者简介：金亮，男，硕士研究生，工程师，研究方向：电子信息系统开发与应用。廖镇，男，硕士研究生，高级工程师，研究方向：船舶人因工程。周颖伟，女，硕士研究生，工程师，研究方向：船舶人因工程。刘双，女，硕士研究生，工程师，研究方向：船舶人因工程。

中图分类号R857.13

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.028