航天器報(bào)警界面警示色反應(yīng)績(jī)效關(guān)聯(lián)研究

沈 艷, 姚 湘, 江 奧,, 馮 博,, 郭雨晴,

(1.湘潭大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系, 湘潭 411100; 2.錢(qián)學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室, 湘潭 411100)

1 引言

隨著中國(guó)載人航天事業(yè)的不斷發(fā)展,航天員面臨的信息加工越來(lái)越多,色彩是視覺(jué)感知信息的最快途徑[1]。大量研究發(fā)現(xiàn),色彩作為人機(jī)界面的構(gòu)成元素在航天員的工作和生活中發(fā)揮著重要作用,有助于提高心理舒適度、工作績(jī)效、安全性和環(huán)境滿意度,減少環(huán)境壓力、工作疲勞以及身心問(wèn)題[2-6]。同時(shí)研究表明,人的生理參數(shù)、認(rèn)知和決策能力、心理因素是受色彩影響的主要方面[7]。因此,在航天設(shè)計(jì)研究中,色彩作為重要的航天適居性因素被高度重視。

報(bào)警和故障界面色彩設(shè)計(jì)對(duì)乘組人員有明顯的影響,在以往的航天器人機(jī)操作界面設(shè)計(jì)中,色彩因素對(duì)人的績(jī)效影響較少被考慮。國(guó)際空間站的航天顯示界面多以數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)為主,很少使用顏色對(duì)不同功能層次的信息顯示進(jìn)行布局設(shè)計(jì)與規(guī)劃,信息層次表達(dá)不夠清晰?，F(xiàn)有的航天任務(wù)績(jī)效研究中,關(guān)于顏色改善任務(wù)表現(xiàn)和工作績(jī)效的相關(guān)研究也較為少見(jiàn)。如何通過(guò)色彩的科學(xué)應(yīng)用提升航天員對(duì)信息的接收與辨識(shí)效率,成為航天色彩績(jī)效研究方向的一大重點(diǎn)。

通過(guò)對(duì)以往的色彩研究發(fā)現(xiàn),不同顏色所傳達(dá)的危險(xiǎn)信息遵循著一致模式,即:紅色導(dǎo)致的危險(xiǎn)等級(jí)最高[8],其次是橙色、黃色、藍(lán)色、綠色和白色,但是這些顏色具體是如何影響和改變?nèi)说囊曈X(jué)感知以及工作績(jī)效并沒(méi)有做過(guò)多的研究。本文從航天安全的角度出發(fā),以警示色為例重點(diǎn)考查不同色相、明度、飽和度對(duì)人的反應(yīng)績(jī)效的影響。

2 顏色視覺(jué)與航天安全

人對(duì)顏色的辨認(rèn)及感知能力稱為顏色視覺(jué)。色覺(jué)是人體視覺(jué)器官在不同色光的波長(zhǎng)作用下產(chǎn)生的感覺(jué)[9],是視覺(jué)的基本機(jī)能。視覺(jué)感受一種顏色取決于顏色的3 個(gè)特性,即色相、明度和飽和度[10]。顏色視覺(jué)在航天色彩顯示中具有重要意義,在太空微重力和密閉空間環(huán)境下,安全標(biāo)志、緊急信號(hào)顯示、安全線都是用不同的顏色來(lái)表示不同的含義,傳達(dá)不同的信息。關(guān)于顏色和應(yīng)急的文獻(xiàn)表明[11],顏色會(huì)影響警告的顯著性和記憶,影響遵從行為和傳達(dá)的危險(xiǎn)程度,顏色刺激-用戶反應(yīng)框架圖見(jiàn)圖1。例如NASA 對(duì)航天器標(biāo)簽的彩色版本和非彩色版本進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)彩色標(biāo)簽比黑白標(biāo)簽更具吸引注意力;在記憶方面,帶有高度飽和的橙色的字體比黑色字體記的更持久;關(guān)于應(yīng)急的依從性,消色差顏色標(biāo)識(shí)比有顏色的標(biāo)識(shí)更具有吸引力。

圖1 顏色刺激-用戶反應(yīng)框架圖Fig.1 Diagram of color stimulus-user response frame

陳善廣等[12]提到,長(zhǎng)期空間飛行中人在視覺(jué)感知方面存在著局限性,包括人的敏感性、反應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)速度等。人對(duì)刺激信息的響應(yīng)存在延遲,例如對(duì)聲音刺激響應(yīng)延遲100 ms,視覺(jué)刺激延遲120 ms,選擇反應(yīng)延遲1 s。在航天器信息顯示界面的色彩設(shè)計(jì)方面,要充分考慮人在太空環(huán)境中的這一視覺(jué)感知能力變化,設(shè)計(jì)者要充分研究以往地面上被定義為安全色[13]的顏色在太空微重力環(huán)境中是否與航天員在地面上的視覺(jué)感知遵循一致的規(guī)律。在航天微重力環(huán)境下,安全色的色彩變化是否會(huì)對(duì)人的反應(yīng)績(jī)效產(chǎn)生不同的影響。

在以往的研究中,紅色一直被評(píng)為感知危險(xiǎn)程度最高的顏色[8]。紅色一定程度上也可以被稱為警示色或者安全色。李曉明等[14]研究表明,紅色作為一種危險(xiǎn)警示顏色確實(shí)可以激發(fā)出個(gè)體更強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)回避行為。但是目前關(guān)于紅色作為一種危險(xiǎn)警示色的相關(guān)研究大多停留在理論層面[15],或者從色彩心理學(xué)理論角度論述紅色對(duì)人的心理感受會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響,很少?gòu)膶?shí)踐應(yīng)用角度去研究顏色屬性(色相、明度、飽和度)與人應(yīng)激反應(yīng)之間的具體聯(lián)系?；馂?zāi)是航空航天環(huán)境中最難應(yīng)對(duì)的危險(xiǎn)之一,其危險(xiǎn)程度和緊急程度都非常高,需要快速的信息警報(bào)顯示以及機(jī)組人員的響應(yīng),這對(duì)報(bào)警信息顯示以及信息的色彩設(shè)計(jì)都提出了較高的要求,火警警報(bào)信息色彩需要快速激發(fā)航天員的應(yīng)激反應(yīng)。因此,本文從航天用色安全角度出發(fā),以紅色警示色為研究對(duì)象,探討不同警示色色相、明度、飽和度對(duì)人的信息辨認(rèn)情況,以反應(yīng)時(shí)間和正確率為績(jī)效指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)各個(gè)顏色的優(yōu)劣[16],為航天緊急報(bào)警界面信息色彩設(shè)計(jì)提供更好的警示色彩使用建議。

3 警示色彩研究實(shí)驗(yàn)

3.1 警示色色彩樣本拓展與遴選

本研究采用HSB 色彩模式,這種模式是通過(guò)色相(Hue,H)、飽和度(Saturation,S)、明度(Brightness,B)來(lái)控制顏色。H 的取值范圍是色環(huán)(圖2)上0°～360°的圓心角度;而S 與B 是在0～100%的量占比。因?yàn)镠SB 色彩模式對(duì)應(yīng)的媒介是人的眼睛,它使用了更貼近人類感官直覺(jué)的方式來(lái)描述色彩,將色彩分為了色相、明度、飽和度3 個(gè)因素,也就是將人腦中的“深淺”概念擴(kuò)展為飽和度和明度來(lái)看待,更符合人眼對(duì)顏色的直觀感受。

圖2 圓形色相環(huán)Fig.2 Circular hue ring

由于警示色紅色在色相環(huán)上取值角度范圍較大,本文研究選取了H=0 的正紅色色相為主要研究色相,再分別選取色相環(huán)右偏移20°的H=20的橙紅色(偏暖)和色相環(huán)左偏20°H=340 的紫紅色(偏冷)為另外2 種測(cè)試色相。本實(shí)驗(yàn)還需探討明度和飽和度變化對(duì)信息辨認(rèn)績(jī)效的影響,因此在3 種色相的基礎(chǔ)上分別對(duì)其明度和飽和度進(jìn)行0～100%的量占比變化。然后,摒除明度變化中過(guò)暗和飽和度變化中過(guò)淺的色彩,同時(shí)為了擴(kuò)大測(cè)試色彩間的視覺(jué)差異性,在明度方面確定了100%、80%、60% 3 個(gè)取值量,在飽和度方面確定100%、70%、40% 3 個(gè)取值量,最終選取了27個(gè)警示色色彩樣本,如圖3 所示。

圖3 27 個(gè)紅色警示色測(cè)試色彩樣本Fig.3 Color samples of 27 red warning color test

3.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試程序設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)為色彩按鍵反應(yīng)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)程序利用軟件E-prime 編寫(xiě),軟件背景界面是核心艙操作系統(tǒng)顯示界面,報(bào)警彈窗參考航天相關(guān)影視資料,彈窗背景色采用選取的27(3 色相×3 明度×3 飽和度)個(gè)警示色彩樣本。同時(shí)為了防止被試在按鍵時(shí)形成節(jié)奏感,測(cè)試程序中增加了綠色色彩樣本為干擾,使被試需要先對(duì)報(bào)警彈窗的顏色進(jìn)行辨認(rèn),然后做出相對(duì)應(yīng)的按鍵操作。以往心理學(xué)研究還發(fā)現(xiàn)人的反應(yīng)時(shí)和正確率會(huì)受到刺激出現(xiàn)概率的影響[10],因此本實(shí)驗(yàn)程序中對(duì)紅色和綠色刺激出現(xiàn)的概率進(jìn)行了約束,2 次色彩彈窗在500～1000 ms 隨機(jī)出現(xiàn)。

測(cè)試程序分為3 個(gè)部分:①是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)部分,目的是指導(dǎo)志愿者實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)則和流程,幫助并確保志愿者理解實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)操作;②是實(shí)驗(yàn)程序練習(xí)階段,讓志愿者了解色彩對(duì)應(yīng)的按鍵操作,防止出現(xiàn)因不熟悉實(shí)驗(yàn)操作而出現(xiàn)的錯(cuò)誤按鍵操作影響正確率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。練習(xí)階段會(huì)告知按鍵的正確與錯(cuò)誤情況,反應(yīng)時(shí)間由程序自動(dòng)記錄,但不對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;③是正式測(cè)試程序部分,在正式測(cè)試過(guò)程中不會(huì)告知測(cè)試結(jié)果,即測(cè)完一種顏色馬上會(huì)彈出下一個(gè)色彩彈窗,直到測(cè)試完所有的色彩樣本。實(shí)驗(yàn)測(cè)試程序界面見(jiàn)圖4。

圖4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試程序界面Fig.4 Test program interface

在正式測(cè)試程序中,研究人員需要對(duì)每一位參與正式實(shí)驗(yàn)的志愿者進(jìn)行編號(hào)(按實(shí)驗(yàn)順序)并做好登記。志愿者會(huì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ),閱讀完成后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)練習(xí)階段。練習(xí)通過(guò)后進(jìn)入正式測(cè)試程序,測(cè)試界面出現(xiàn)30 s 后會(huì)出現(xiàn)一段報(bào)警音頻,然后出現(xiàn)“+”號(hào)注視點(diǎn)。注視點(diǎn)出現(xiàn)后間隔500～1000 ms 隨機(jī)出現(xiàn)火警報(bào)警彈窗刺激,志愿者需要判斷報(bào)警彈窗的顏色,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求按下相應(yīng)的按鍵,完成判斷后再次呈現(xiàn)“+”號(hào)注視點(diǎn),然后隨機(jī)間隔500 ～1000 ms 出現(xiàn)下一個(gè)彈窗刺激并判斷其顏色做出相應(yīng)的按鍵反應(yīng),以此類推,直到測(cè)試完所有的色彩樣本。測(cè)試程序設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖5。

圖5 測(cè)試程序設(shè)計(jì)流程圖Fig.5 Flow chart of test program design

3.3 志愿者

實(shí)驗(yàn)志愿者均為在校大學(xué)生及研究生,共招募80 名志愿者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,男女比例為1 ∶1,年齡為18～26 歲,平均年齡及標(biāo)準(zhǔn)差為(21.14±2.38)歲。在開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn)測(cè)試之前,所有志愿者都進(jìn)行了石原色在線色盲測(cè)試,正確率均100%,無(wú)色盲情況,視力或矯正視力正常。均無(wú)心、腦血管疾病以及精神病史。所有志愿者在實(shí)驗(yàn)前均未接觸過(guò)本實(shí)驗(yàn)的測(cè)試材料,在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前對(duì)實(shí)驗(yàn)程序做了詳細(xì)說(shuō)明,均簽署了實(shí)驗(yàn)知情同意書(shū)。

3.4 實(shí)驗(yàn)方法與流程

微重力環(huán)境下,人體體液出現(xiàn)再分配,血液向頭胸部轉(zhuǎn)移[17],從而造成腦部充血。在這種環(huán)境下長(zhǎng)期空間飛行,航天員的視功能、手眼協(xié)調(diào)作業(yè)能力及認(rèn)知能力存在著不同程度的下降[18]。頭低位臥床實(shí)驗(yàn)(Head-Down Tilt Bed Rest,HDBR)造成的生理?xiàng)l件變化與微重力的影響十分相似,是地面失重生理效應(yīng)研究的主要手段之一[19],一直應(yīng)用于地面模擬失重效應(yīng)的研究[20-23]。NASA績(jī)效評(píng)估工作站利用頭低位臥床考察了8 名男性的認(rèn)知表現(xiàn)[20],中國(guó)也有廣泛的使用了頭低位臥床的方法來(lái)探索人類潛在的生理和心理變化的規(guī)律。其中一些研究進(jìn)行了(t＜4 h)12°頭低位臥床以模擬微重力條件下發(fā)生的頭向體液移動(dòng)[21],或者選擇更大的角度,以在更短的時(shí)間內(nèi)引起失重效應(yīng)[22],如中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心通過(guò)30 min-15°頭低位臥床來(lái)研究眼內(nèi)壓和視覺(jué)能力的變化[23]。受客觀條件限制,本文研究采用了與中國(guó)航天員訓(xùn)練中心相似的短時(shí)頭低位的方式來(lái)引起志愿者的失重生理效應(yīng)。同時(shí)為了更好的模擬航天緊急情況,在測(cè)試程序中增加了報(bào)警音頻,音頻素材取自網(wǎng)絡(luò)。

本文實(shí)驗(yàn)采用三因素被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),自變量是火警報(bào)警彈窗色彩的色相、明度、飽和度,因變量是被試的反應(yīng)時(shí)間和正確率。志愿者的任務(wù)是識(shí)別火警報(bào)警彈窗的顏色,判斷是紅色信號(hào)還是綠色信號(hào),紅色彈窗按下鍵盤(pán)F 鍵,綠色彈窗則按下鍵盤(pán)J 鍵,測(cè)試程序會(huì)自動(dòng)記錄志愿者對(duì)報(bào)警彈窗的反應(yīng)時(shí)間和正確率,被試按鍵正確程序自動(dòng)記錄為1,按鍵錯(cuò)誤記錄為0。

正式實(shí)驗(yàn)流程分為4 個(gè)階段:①是石原色覺(jué)測(cè)試階段;②是頭低位臥床模擬階段,志愿者保持頭低位-15°姿態(tài)靜臥15 min;③是實(shí)驗(yàn)測(cè)試程序練習(xí)階段;④是正式實(shí)驗(yàn)測(cè)試階段,實(shí)驗(yàn)流程示意圖見(jiàn)圖6。

圖6 實(shí)驗(yàn)流程示意圖Fig.6 Schematic diagram of experimental flow

3.5 頭低位與非頭低位對(duì)照實(shí)驗(yàn)

為了探討短時(shí)頭低位臥床是否能夠達(dá)到失重環(huán)境下生理效應(yīng)的模擬效果,本文研究在正式實(shí)驗(yàn)之前招募了一批志愿者進(jìn)行了頭低位與非頭低位的預(yù)實(shí)驗(yàn)。預(yù)實(shí)驗(yàn)志愿者平均分為2 組,一組是頭低位組,需要進(jìn)行15 min 頭低位臥床后進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)測(cè)試;另一組是非頭低位組,不需要進(jìn)行頭低位臥床模擬直接進(jìn)行測(cè)試。

對(duì)預(yù)實(shí)驗(yàn)的2 組志愿者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),初步發(fā)現(xiàn)頭低位組志愿者的反應(yīng)時(shí)間普遍高于非頭低位組志愿者的反應(yīng)時(shí)間。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間上是否存在顯著性差異,用SPSS 軟件對(duì)2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),頭低位組與非頭低位組志愿者反應(yīng)時(shí)間獨(dú)立樣本檢驗(yàn)結(jié)果如表1。分析結(jié)果顯示頭低位組與非頭低位組的反應(yīng)時(shí)間在0.001 顯著性水平下呈現(xiàn)差異。這也與以往的研究結(jié)論相符,即人在微重力環(huán)境下視功能會(huì)受到影響,反應(yīng)能力會(huì)產(chǎn)生延遲,證明了本實(shí)驗(yàn)頭低位臥床模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置的必要性和有效性。

表1 頭低位與非頭低位組反應(yīng)時(shí)間獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)Table 1 t-test of independent sample of reaction time in head down tilt group and non-head down tilt group

3.6 數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理

實(shí)驗(yàn)共計(jì)收集到80 位志愿者的有效實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),由心理學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件E-prime 采集。實(shí)驗(yàn)主要采集了2 個(gè)指標(biāo):色彩反應(yīng)時(shí)間(Reaction Time,RT)和正確率(Accurate,ACC)的測(cè)試數(shù)據(jù),并在SPSS 17.0 軟件中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,分別對(duì)反應(yīng)時(shí)間和正確率進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量方差分析和事后多重比較。

實(shí)驗(yàn)一個(gè)重要指標(biāo)就是色彩反應(yīng)時(shí)間,需要收集有效反應(yīng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),而測(cè)試程序收集到的反應(yīng)時(shí)間包含了正確的反應(yīng)時(shí)間、按鍵錯(cuò)誤的反應(yīng)時(shí)間和未反應(yīng)的時(shí)間,因此在統(tǒng)計(jì)分析之前還需要對(duì)原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,篩選出錯(cuò)誤反應(yīng)時(shí)間(“按鍵錯(cuò)誤”或“沒(méi)反應(yīng)過(guò)來(lái)”)的數(shù)據(jù),保留正確(按鍵錯(cuò)誤為0,按鍵正確為1)的反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 反應(yīng)時(shí)間分析結(jié)果

反應(yīng)時(shí)間是評(píng)價(jià)反應(yīng)績(jī)效的重要指標(biāo),首先對(duì)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析,重點(diǎn)分析志愿者在不同色相、明度、飽和度屬性下的反應(yīng)時(shí)間差異以及這些因素之間的交互作用是否存在顯著性差異。80 位志愿者反應(yīng)時(shí)間方差分析結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)志愿者的反應(yīng)時(shí)間分析結(jié)果,在正確實(shí)驗(yàn)操作條件下,本實(shí)驗(yàn)色彩樣本的色相、明度、飽和度單一自變量對(duì)志愿者的反應(yīng)時(shí)間均存在顯著性影響;色相×明度、色相×飽和度、明度×飽和度雙因素交互作用之間沒(méi)有顯著性差異,色相×明度×飽和度三者交互作用對(duì)反應(yīng)時(shí)間也無(wú)顯著性影響。

表2 志愿者反應(yīng)時(shí)間方差分析結(jié)果Table 2 Variance analysis of subjects' reaction time

實(shí)驗(yàn)色彩樣本的色相、明度、飽和度對(duì)志愿者的反應(yīng)時(shí)間都有顯著性差異,說(shuō)明在頭低位臥床模擬失重條件下,志愿者反應(yīng)時(shí)間與警示色的色相、明度、飽和度3 個(gè)屬性具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。

4.2 色相-反應(yīng)時(shí)多重比較結(jié)果

色相-反應(yīng)時(shí)的多重比較結(jié)果見(jiàn)表3,從3 個(gè)色相間的多重比較結(jié)果來(lái)看,實(shí)驗(yàn)色彩樣本中色相主效應(yīng)顯著:色相H=0 與H=20 有顯著性差異,差異性小于0.001;色相H=0 與H=340 之間差異性不顯著;色相H=20 與H=340 之間也有顯著性差異,P值為0.004。

表3 色相的多重比較結(jié)果Table 3 Multiple comparison results of hue

結(jié)合圖7 色相-反應(yīng)時(shí)的估算邊際平均值數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)看,縱坐標(biāo)表明反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短,色相H=0 的反應(yīng)時(shí)最短,H=20 的反應(yīng)時(shí)最長(zhǎng),色相H=340 的反應(yīng)時(shí)間介于H=0 和H=20 之間。色相H=0 與H=20 之間有顯著性差異,且色相H=0 的反應(yīng)時(shí)平均值最低,低于H=20 和H=340 的平均值,說(shuō)明在色相屬性方面H=0 時(shí)人的反應(yīng)是最快的,也就是反應(yīng)績(jī)效最高;色相H=20 與H=340 之間有顯著性差異,且H=340 時(shí)的反應(yīng)時(shí)平均值比H=20 要短,說(shuō)明色相H=340 時(shí)人的反應(yīng)速度要比H=20 要快,反應(yīng)績(jī)效更高。

圖7 色相-反應(yīng)時(shí)的估算邊際平均值Fig.7 Estimated marginal average reaction time to hue

4.3 明度-反應(yīng)時(shí)多重比較結(jié)果

明度-反應(yīng)時(shí)的多重比較結(jié)果見(jiàn)表4。根據(jù)明度的數(shù)據(jù)分析結(jié)果,實(shí)驗(yàn)色彩樣本中明度的主效應(yīng)顯著:明度80%與100%之間有顯著性差異,P值為0.025;明度60%與80%、60%與100%之間沒(méi)有顯著性差異。

表4 明度的多重比較結(jié)果Table 4 Multiple comparison results of luminance

結(jié)合圖8 明度-反應(yīng)時(shí)的估算邊際平均值結(jié)果來(lái)看,明度80%的反應(yīng)時(shí)間最短,60%的反應(yīng)時(shí)間居中,明度100%的反應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)。綜合上述多重比較結(jié)果(明度80%和100%之間有顯著性),明度為80%人的反應(yīng)時(shí)間最短,反應(yīng)績(jī)效最高。從整體數(shù)據(jù)可以看出,在一定范圍內(nèi)明度值上升,人的反應(yīng)時(shí)間存在著先下降后上升的變化,反應(yīng)績(jī)效在明度80%左右達(dá)到峰值,隨后下降。

圖8 明度-反應(yīng)時(shí)的估算邊際平均值Fig.8 Estimated marginal average reaction time to luminance

4.4 飽和度-反應(yīng)時(shí)多重比較結(jié)果

飽和度-反應(yīng)時(shí)的多重比較結(jié)果見(jiàn)表5。根據(jù)飽和度的數(shù)據(jù)分析結(jié)果,實(shí)驗(yàn)色彩樣本中飽和度的主效應(yīng)顯著:飽和度40%與70%之間有顯著性差異,P值為0.001;飽和度40%與100%之間有顯著性差異,P值小于0.001;飽和度70%與100%之間也呈現(xiàn)顯著性差異,P值為0.015。

表5 飽和度的多重比較結(jié)果Table 5 Multiple comparison results of saturation

飽和度-反應(yīng)時(shí)的估算邊際平均值結(jié)果如圖9 所示,飽和度40%的反應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng),飽和度70%的反應(yīng)時(shí)間居中,飽和度100%的反應(yīng)時(shí)間最短。結(jié)合上述飽和度的多重比較結(jié)果,可以得出:人的反應(yīng)時(shí)間與飽和度之間呈負(fù)相關(guān),即飽和度越高,志愿者反應(yīng)時(shí)間越短,色彩反應(yīng)績(jī)效越高。

圖9 飽和度-反應(yīng)時(shí)的估算邊際平均值Fig.9 Estimated marginal average reaction time to saturation

4.5 正確率分析結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)另一個(gè)重要的指標(biāo)就是反應(yīng)正確率,80 位志愿者的色彩樣本正確率見(jiàn)圖10。志愿者正確率的重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果顯示,在正確實(shí)驗(yàn)操作下,實(shí)驗(yàn)色彩樣本的色相、明度、飽和度單因素之間對(duì)志愿者的正確率沒(méi)有顯著性影響;色相×飽和度、色相×明度、明度×飽和度、色相×明度×飽和度三者之間交互作用也不顯著。說(shuō)明本志愿者對(duì)色彩報(bào)警信號(hào)辨認(rèn)的正確率都很高,頭低位臥床模擬條件下色彩對(duì)人的辨認(rèn)正確率情況無(wú)差異性。

圖10 志愿者對(duì)27 個(gè)色彩樣本的平均正確率Fig.10 Average correct rate of 27 color samples in the subjects

5 討論

5.1 反應(yīng)時(shí)間

在短時(shí)頭低位臥床條件下,志愿者的應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間受到顏色信號(hào)的色相、明度、飽和度3 個(gè)因素的影響。從色相的分析結(jié)果來(lái)看,色相H=0 為反應(yīng)時(shí)間最短即視覺(jué)反應(yīng)績(jī)效最高的色相,這與以往人們對(duì)色彩感應(yīng)危險(xiǎn)程度的經(jīng)驗(yàn)一致[8]。其次是H=340(偏冷)的色相,視覺(jué)反應(yīng)績(jī)效最低的是色相H=20(偏暖)。因此,在警示色色相應(yīng)用方面建議使用H=0 也就是正紅的色相,最能提高人的視覺(jué)反應(yīng)績(jī)效。

明度對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響比較特殊,反應(yīng)時(shí)間由短到長(zhǎng)依次是80%、60%、100%。通過(guò)明度-反應(yīng)時(shí)的估算邊際平均值結(jié)果可以看出:明度值持續(xù)增加時(shí),人的反應(yīng)時(shí)間呈現(xiàn)先下降后上升的變化規(guī)律,反應(yīng)時(shí)間并沒(méi)有隨著明度的升高而降低。因此可以推斷,明度-反應(yīng)時(shí)的變化不是線性的,并且在明度80%左右可能存在反應(yīng)績(jī)效最高的明度值。由此說(shuō)明紅色在作為警示色使用時(shí)明度值不是越高越好,而是在80%左右最佳。

飽和度對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響則十分清晰,3 個(gè)飽和度之間的比較結(jié)果都存在顯著性差異且反應(yīng)時(shí)間隨著飽和度值的升高而減少,因此可以推斷飽和度越高,人的反應(yīng)績(jī)效越好。

綜上所述,航天界面警示色使用方面需要綜合考慮警示色的色相、明度、飽和度這三者因素,并且需要對(duì)設(shè)計(jì)方案中警示色色值進(jìn)行模擬微重力環(huán)境下的人因工效測(cè)試,進(jìn)一步探究色彩與人反應(yīng)績(jī)效的影響規(guī)律,最終確定色彩反應(yīng)績(jī)效最佳的色彩取值。

5.2 正確率

根據(jù)正確率的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,實(shí)驗(yàn)色彩樣本的色相、明度、飽和度單因素之間以及交互作用之間對(duì)志愿者的正確率沒(méi)有顯著性影響,分析其可能的原因有:①志愿者參加實(shí)驗(yàn)測(cè)試之前經(jīng)過(guò)石原色色盲測(cè)試,測(cè)試通過(guò)率都在99%以上,說(shuō)明志愿者群體的色彩視覺(jué),也就是顏色辨識(shí)情況沒(méi)有問(wèn)題,不會(huì)出現(xiàn)無(wú)法辨別色彩的情況。②志愿者進(jìn)入正式測(cè)試程序之前,需要通過(guò)練習(xí)階段的測(cè)試,在此階段色彩辨認(rèn)正確率需要達(dá)到90%以上,才能保證志愿者清楚實(shí)驗(yàn)的按鍵反應(yīng)操作,確保主觀上不會(huì)出現(xiàn)按鍵錯(cuò)誤的情況。結(jié)果說(shuō)明:實(shí)驗(yàn)志愿者在正式測(cè)試中,注意力高度集中且態(tài)度認(rèn)真,實(shí)驗(yàn)配合度和參與度都很高。另外,在航天員選拔要求中,色覺(jué)是一項(xiàng)重要的選拔要求及標(biāo)準(zhǔn),對(duì)航天員色彩辨認(rèn)的要求會(huì)更高。因此,可以推斷:航天員在微重力和應(yīng)急情況下對(duì)色彩的辨認(rèn)情況基本不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

6 結(jié)論

1) 警示色的色相、明度、飽和度屬性對(duì)人的反應(yīng)時(shí)間均有顯著性影響,但是在正確率方面沒(méi)有顯著性影響。

2) 在色相方面,色相H=0 時(shí),人的反應(yīng)時(shí)間最短,即人對(duì)色相值為0 的警示色的視覺(jué)反應(yīng)績(jī)效最高,警示作用最好。

3) 在明度方面,明度值為80%時(shí)人的反應(yīng)時(shí)間最短,視覺(jué)反應(yīng)績(jī)效最高,警示效果最好。

4) 在飽和度方面,飽和度越高,人的反應(yīng)時(shí)間越短,色彩反應(yīng)績(jī)效越高,警示作用越好。

5) 具體到實(shí)驗(yàn)色彩樣本的色值來(lái)看,實(shí)驗(yàn)色彩樣本Red4(H=0、B=80%、S=100%)的視覺(jué)反應(yīng)績(jī)效最高,警示作用最突出。