Московский энергетический институт (ТУ)

Кафедра инженерной экологии и охраны труда

top.ht1.jpg (17384 bytes)

Учебно-методический комплекс

                                         Справки по телефону: 362-71-32;   e-mail: NovikovSG@mpei.ru доцент Новиков С.Г.

 

   


4. Эргономика рабочего места пользователя ПЭВМ

E. Каким должен быть монитор видеодисплейного терминала?


Мы частенько слышим, что “изделие удовлетворяет эргономическим требованиям, оно эргономично, эргономика в порядке” и т.д. Делается это, как правило, с умным выражением лица. Наиболее распространены такие высказывания в отношении мониторов, хотя с полной ответственностью берусь утверждать, что произносящий это вряд ли до конца понимает, что такое эргономика конкретного продукта. Иногда здесь просто происходит подмена понятий: если потребителю нравится дизайн, изделию приписывают и высокие эргономические качества, что не совсем так. Иногда за эргономические параметры принимаются некоторые технические параметры, а иногда и наоборот (этим грешат разработчики изделий) — многие технические параметры никак не хотят признаваться в качестве эргономических. Попробуем продемонстрировать на примере компьютерных мониторов, что такое эргономические параметры и как они влияют на качество труда человека-оператора.

Визуальные эргономические параметры ПК являются параметрами безопасности, и их неправильный выбор приводит к ухудшению здоровья пользователей. Такой посыл становится особенно актуальным, когда вспоминаешь, что глаза-то свои. Опасности, которые вас подстерегают, могут быть связаны с обострением хронических заболеваний глаз, проявлением наследственных предрасположенностей. Поэтому так важен режим работы с ПК, профилактические мероприятия, ну и, конечно, самое главное — эргономические параметры видеомониторов.

Одним из основных параметров является частота вертикальной или кадровой развертки (частота обновления), которая (что признается подавляющим числом международных и национальных стандартов) должна быть не менее 85 Гц, желательно в режиме максимального разрешения. Особенно это важно при работе с графическими пакетами. В практической эргономике для определения усталостных характеристик человека-оператора применяется такой психофизиологический показатель, как критическая частота слияния мельканий (КЧСМ). Так вот КЧСМ зависит от яркости изображения, спектра излучения, местоположения изображения на сетчатке глаза, размеров наблюдаемого объекта, от возраста оператора и ряда других факторов, в том числе от времени работы человека с информационной моделью, вызывающей усталость. Но в любом случае она не может превысить 30-35 Гц в центральной области зрения. Этими цифрами, как вы уже догадались, определяется нижняя граница допустимой частоты вертикальной развертки монитора. Особенно высокой чувствительностью к изменению яркости изображения обладают окраинные области сетчатки. Поэкспериментируйте: глядя напрямую на экран монитора, вы не увидите мельканий, зато отлично их заметите, когда экран наблюдается боковым зрением, даже на вашем замечательном мониторе при частоте развертки 75 Гц.

По размерам экрана монитора приходится следовать моде, что по эргономическим меркам не всегда обосновано, — если еще несколько лет назад стандартными считались мониторы с диагональю экрана 14 дюймов, то теперь уже 15, 17 дюймов не выглядят слишком большой роскошью. В соответствии с веяниями прогресса при изменении размера экрана корректируется величина минимального светоизлучающего элемента экрана — экранного “зерна”. Размеры “зерна” — это еще один из стандартных параметров мониторов, хотя более правильным будет говорить о шаге теневой маски или апертурной решетки (в зависимости от технологии) экрана монитора на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Для мониторов с размером экрана 15 дюймов нормальной величиной “зерна” (в данном случае берется шаг по диагонали) считается 0,28 мм, а для мониторов в 17-19 дюймов его величина снижается до размеров 0,25 мм. Впрочем, если не учитывать стоимость, то чем меньше “зерно”, тем лучше. Хотя и здесь есть пределы, установленные возможностями зрительного аппарата человека — воспринимаемые глазом размеры “зерна” в диапазоне минимально допустимого расстояния от экрана 300-500 мм находятся в пределах 0,08-0,13 мм. То есть можно сделать вывод, что стремиться к меньшим размерам просто нецелесообразно. Величина “зерна” должна быть постоянна в различных точках экрана. Форма его бывает различна: от круглой и овальной до квадратной и прямоугольной.

Взаимосвязанный с размером “зерна” показатель — разрешающая способность, оптимальные значения которой должны соответственно достигать следующих значений: для 15-дюймового — 800´ 600 точек или пикселей, для 17-дюймового — 1024´ 768 точек, для 19-дюймового — 1280´ 1024 точки, для 21-дюймового — 1600´ 1200 и т.д. Естественно, что размер “зерна” должен позволять поддерживать выбранное разрешение.

Для жидкокристаллических (ЖК) мониторов параметры пока похуже, чем для мониторов на ЭЛТ, но зато отсутствуют такие пороки, как искажение изображения. А если взять ЖК – мониторы с активной матрицей (ТFТ), то здесь достоинств больше. ЖК – мониторы более компактны, то есть меньше занимают места на рабочем месте оператора. Более легкие. Отсутствуют высокие напряжения и сопутствующие этому неионизирующие электромагнитные и ионизирующие рентгеновские излучения, нет вредного статического электричества, нет положительной ионизации воздуха, что является самым настоящим бичом при работе с мониторами на ЭЛТ, в воздух не выделяется озон — вещество первого класса опасности. То есть налицо большие достоинства по обеспечению безопасного труда. Однако у ЖК – мониторов недостаточная цветопередача, достигающая обычно 8 бит на составляющую цвета. Поэтому при необходимости создания цветонасыщенных изображений следует иметь в виду, что у мониторов на ЭЛТ этот показатель значительно лучше.

Есть еще один недостаток — “мертвые” точки на экранах ЖК – мониторов (особенно у активных), вызываемые технологическими проблемами их производства и интенсивностью эксплуатации (выгорают излучающие элементы).

Цифровое управление, вытекающее из самой сути действия ЖК – монитора, естественно позволяет улучшить качество изображения по его стабильности, избежать геометрических искажений, присущих мониторам на ЭЛТ, и, соответственно, уменьшается количество регулировок.

ЖК – мониторы могут быть с панелями, работающими с собственной подсветкой и в отраженном свете. В последнем случае эргономические параметры мониторов, в частности, светотехнические, несколько хуже, поскольку зависят от условий окружающей среды.

Для обеспечения надежного считывания информации при соответствующей степени комфортности ее восприятия должны быть определены оптимальные диапазоны визуальных эргономических параметров. Сравнительные визуальные эргономические параметры мониторов различных видов приведены в табл. 6.6.

Сравнительные эргономические параметры различных типов мониторов говорят о некотором постоянно тающем превосходстве мониторов на ЭЛТ над ЖК – мониторами:

  • частота кадровой развертки у ЖК – мониторов практически достигла приемлемых для восприятия значений — 75-80 Гц (правда, у наиболее продвинутых моделей мониторов на ЭЛТ — 160 Гц);

  • яркость изображения у мониторов на ЭЛТ изначально выше (270-400 кд/м2), но это не столько достоинство, сколько следствие конструктивных особенностей, тем более что и у ЖК - мониторов ее можно повышать и повышать — но нужно ли, ведь для нормального восприятия, в принципе, достаточно 250 кд/м2;

  • размеры зерна, можно сказать, сравнялись, и у ЖК – мониторов здесь явно больше перспектив по его уменьшению, чем у конкурента;

  • яркостной контраст у ЖК – мониторов может принимать значения 0,997-0,998, что конкурирующим мониторам на ЭЛТ уже в этой жизни не достигнуть никогда;

  • ну а за плоскостность экрана ЖК – мониторам и бороться не надо, она задана априори технологией производства, чего не скажешь об ЭЛТ, где за плоскостность нужно платить неплохие деньги.

Способы регулировок параметров мониторов могут быть различными, что несущественно, так как они производятся значительно реже одного раза в рабочую смену, а это по эргономическим меркам — редко используемые органы управления. Конструктивно они могут быть выполнены в виде ручных регулирующих органов управления или как экранное меню с соответствующим назначением. При установке ручных органов управления, естественно, следует стремиться к сокращению их номенклатуры. При необходимости расположения органов управления на лицевой панели они должны закрываться крышкой или быть утоплены в корпус. В случае экранного меню возможно бесконечно большое число регулировок в зависимости от уровня подготовленности пользователя (который, в свою очередь, тоже может быть регламентирован в виде меню) или специфики работы, единственное условие — оптимальное формирование информационной модели. В настоящее время самым распространенным с небольшими вариациями является вывод пункта настройки и кнопок плюс/минус для увеличения и уменьшения параметров.

 

Количество регулировок параметров изображения монитора на ЭЛТ должно  содержать следующий минимум: 

  •  пропорциональное сжатие/растяжение изображения по горизонтали и вертикали;

  • сдвиг изображения по горизонтали и вертикали;

  • коррекция “бочкообразных искажений” (то есть таких, когда края изображения на экране слишком выпуклы или, наоборот, вогнуты);

  • коррекция трапециевидных параллелограммных искажений;

  • установка цветовой температуры, то есть соотношения основных экранных цветов — красного, зеленого и синего (регулировка цветовой температуры с шагом не менее 100 Ко).

У ЖК – мониторов в зависимости от вида интерфейса (VGA-интерфейс либо цифровой) должны быть предусмотрены органы ручной или автоподстройки, которые, в свою очередь, должны обеспечивать:

  • установку размера изображения по горизонтали;

  • масштабирование изображения;

  •  установку цветовой температуры;

  • регулировку яркости;

  • регулировку контрастности.

Восприятие информации во многом зависит от местоположения монитора. Расположение монитора на рабочем месте должно удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 6.7.

Таблица 6.7

Эргономические параметры мониторов,

зависящие от условий размещения на рабочем месте

 

Наименование параметров

Мониторы на ЭЛТ

ЖК – мониторы

Расстояние до экрана, мм

600-700

300-500

Внешняя освещенность

экрана, лк

100-250

Угловой размер знака,

угл. мин.

12-60

Угол наблюдения, град.

не более 40-70

не более 30

Угол поворота вокруг

вертикальной оси, град.

± 30

± 60

Угол поворота вокруг

горизонтальной оси, град.

0 – 20

0 – 25

 

У большинства ЖК – мониторов значительно худшие показатели угла наблюдения, чем у мониторов на ЭЛТ. Одним из результатов этого является искаженная цветопередача.

Наибольшее расстояние различимости знаков зависит как от эргономических параметров самого монитора, так и от внешних светотехнических характеристик окружающей среды.

Теперь об угле обзора экрана. Настоящий угол обзора экрана монитора определяет оптимальные размеры экрана и расстояние до пользователя. Для того чтобы понять, как формируются эти параметры, сделаем небольшой экскурс в физиологию глаза. Глаза являются самым активным из наших органов чувств, они находятся в непрерывном движении и все время обследуют одну за другой детали окружающего нас мира. Движения глаз в основном необходимы для того, чтобы перевести рассматриваемый объект в зону ясного видения сетчатки и фиксировать его там необходимое время. Результаты исследований показали, что для перевода взгляда на 20о требуется 6 –7 мс, при переводе взгляда на 40о — 135 мс, при переводе взгляда более чем на 45о требуется уже движение головы. Размеры экрана монитора и расстояние до пользователя должны быть такими, чтобы угол обзора не превышал указанных величин и при ограниченном по размерам рабочем месте не обязательно следует гнаться за большими мониторами. Оптимальные (в данном случае — максимальные) размеры экрана для вашего рабочего места при условии размещения экрана монитора на минимально допустимом расстоянии от оператора 300-500 мм:

  • если требуется оперативная реакция на движущиеся объекты, линейные размеры видимой области экрана должны быть не более 182 мм, что выливается примерно в 10-дюймовый;

  • если обычный рабочий режим, это уже 19-дюймовый монитор.

Помимо полезных и нужных излучений в виде зрительной информации в видимом диапазоне, ПК с мониторами на ЭЛТ грешат еще неионизирующими излучениями в диапазоне радиочастотном. Букет частот значителен, поскольку двоичные коды множатся и преобразуются в этом детище Человечества в огромном числе. Но эмпирическим путем установлено, что основные мощности излучения лежат в диапазонах частот строчной (горизонтальной) и кадровой (вертикальной) развертки.

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений приведены в табл. 6.8.

Таблица 6.8

Допустимые значения параметров неионизирующих

электромагнитных излучений ПК

Наименование параметров

Допустимое значение

Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 500 мм вокруг ПК по электрической составляющей должна быть не более:

в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц;

в диапазоне частот 2 — 400 кГц

 

 

 

 

25 В/м

2,5 В/м

Плотность магнитного потока должна быть не более:

в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц;

в диапазоне частот 2 — 400 кГц

 

 

250 нТл

25 нТл

Поверхностный электростатический потенциал не должен превышать

500 В

 

Превзойти ПДУ по магнитной составляющей такому прибору, как ПК, вообще невозможно, мощности не те. Зато по электрической составляющей иногда встречаются экземпляры, выдающие 30 – 40 В/м при норме 25 В/м. Обычно это связано с нарушением условий подключения к сети питания, а именно с отсутствием защитного нулевого провода или некачественной связью с ним. Такое превышение устраняют приведением вышеупомянутых условий в соответствие с правилами электробезопасности.

Конструкция мониторов на ЭЛТ, в соответствии с санитарными нормами, должна обеспечивать мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0,05 м от экрана и корпуса ПК, при любых положениях регулировочных устройств не выше 0,1 мбэр/ч (100 мкР/ч). Так вот по нашим данным рентгеновское излучение в реальной жизни не превышает 10 – 15 мкР/ч причем вне зависимости от фирм-изготовителей. Уровень гамма – фона не превышает 10 – 13 мкР/ч. Все это подтверждает тезис об относительной радиационной безопасности ПК

Поверхностный электростатический потенциал, как правило, не превышает 100 В при норме 500 В. Современные мониторы на ЭЛТ оборудованы встроенной антистатической защитой — проводящим покрытием, нанесенным на внутреннюю (реже на внешнюю) поверхность стекла экрана и имеющим электрическую связь с общим заземлением ПК. В ПК старшего поколения электростатический потенциал может достигать 15-20 кВ, что выше нормы в десятки раз, то есть практически все ускоряющее напряжение электронного пучка наводится на поверхность экрана. Для таких ПК имеет смысл использовать защитные экраны (приэкранные фильтры). Защитные экраны устраняют бликовость, улучшают контрастность при считывании информации с экранов и снимают электростатический потенциал, при наличии заземляющего провода.

Несмотря на малые величины, при длительной работе, а также во взаимодействии с другими вредными факторами, сопровождающими эксплуатацию ПК, возникает эффект накопления воздействия электромагнитных полей, что может привести к ряду серьезных нарушений здоровья пользователей. Так, на органы зрения влияют даже поля малой интенсивности (возможно развитие катаракты, глаукомы и других заболеваний), а электростатическое поле может вызвать отслоение роговицы глаза. Воздействие электромагнитного поля на головной мозг со временем может привести к различным заболеваниям — вплоть до развития злокачественных заболеваний. Значения напряженности электромагнитного поля в какой-то мере зависят и от “картинки” на экране видеомонитора. Сравнительные исследования показали, что мониторы, работающие в режиме Norton Commander и Windows, имеют уровни напряженности электрического поля в области высоких частот (2 – 400 кГц) на 15 – 60% выше, чем в режиме DOS. В этой связи работа всякого рода диспетчерских служб, учитывая их высокую интенсивность, в системе MS DOS уже не кажется такой архаичной.

Дизайн ПК должен предусматривать окраску корпуса в спокойные мягкие тона с диффузным рассеиванием света. Корпус ПК должен иметь матовую поверхность одного цвета с коэффициентом отражения 0,4 – 0,6 и не иметь блестящих деталей, способных создавать блики. Повышенная бликовость как экрана, так и корпуса ПК способствуют росту утомляемости человека-оператора.

Следующий раздел       Предыдущий раздел       Оглавление