ГОСТ Р ИСО 9241-392-2020
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЭРГОНОМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕК-СИСТЕМА
Часть 392
Рекомендации по снижению утомления глаз от просмотра стереоскопических изображений
Ergonomics of human-system interaction. Part 392. Recommendations for the reduction of visual fatigue from stereoscopic images
ОКС 13.180, 35.180
Дата введения 2021-07-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "") и Закрытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (ЗАО "НИЦ КД") на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4, выполненного ЗАО "НИЦ КД"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 201 "Эргономика, психология труда и инженерная психология"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 октября 2020 г. N 914-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 9241-392:2015* "Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 392. Эргономические рекомендации по снижению утомления глаз от просмотра стереоскопических изображений" (ISO 9241-392:2015 "Ergonomics of human-system interaction - Part 392: Ergonomic recommendations for the reduction of visual fatigue from stereoscopic images", IDT).
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .
Международный стандарт разработан Техническим комитетом ISO/ТС 159.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочного международного стандарта соответствующий ему национальный стандарт, сведения о котором приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
Введение
Когда человек смотрит на трехмерный объект, на сетчатку каждого его глаза поступают немного отличающиеся друг от друга изображения, что обусловлено расстоянием между зрачками глаз. Способность мозга к слиянию изображений на сетчатках глаз обеспечивает единое объемное восприятие объекта, которое называется стереопсисом. Последние достижения в технологии обработки изображений позволяют существенно улучшить восприятие искусственно созданных стереоскопических изображений. Данные технологии позволяют создать два различных изображения: для каждого глаза свое. При слиянии этих изображений возникает стереоскопический эффект.
По сравнению с традиционными двухмерными изображениями стереоскопические изображения более привлекательны, поскольку создают повышенное ощущение реальности. Кроме того, стереоскопические изображения дают четкую информацию о глубине пространства, поэтому предполагается широкое использование стереоскопических изображений в таких областях, как медицина и промышленность. Однако существуют научные данные, указывающие на то, что без тщательного учета свойств зрительной системы человека стереоскопическое представление изображений может привести к возникновению нежелательных эффектов.
В настоящем стандарте приведены основные и минимальные условия, необходимые для комфортного просмотра стереоскопических изображений. Стандарт представляет собой руководство по созданию условий, в которых зрители могут пользоваться преимуществами стереоскопических изображений без негативных последствий для здоровья. При создании такой среды новые технологии формирования стереоскопических изображений могут активно развиваться и применяться в различных областях. Настоящий стандарт не ставит целью ограничивать свободу творчества при создании стереоскопических изображений.
Настоящий стандарт основан на существующих научных данных о возможных нежелательных последствиях, вызванных просмотром стереоскопических изображений, и может быть пересмотрен при появлении новых научных данных.
В настоящем стандарте приведен обзор стандартов по взаимодействию человек-система. Поэтому при необходимости получения информации о других аспектах взаимодействия человек-система рекомендуется ознакомиться с другими стандартами серии ИСО 9241 (перечень всех стандартов серии ИСО 9241 приведен в приложении А).
1 Область применения
В настоящем стандарте установлены рекомендации по снижению возможного дискомфорта и утомления глаз, возникающих при просмотре стереоскопических изображений, при соблюдении установленных в стандарте условий наблюдения. Утомление и дискомфорт глаз могут быть вызваны стереоскопическими воздействиями бинокулярного представления несовместимых изображений.
Настоящий стандарт также применим к конечной продукции стереоскопических презентаций, которые зависят от особенностей стереоскопического изображения и стереоскопических дисплеев при просмотре в соответствующих условиях наблюдения. Таким образом, рекомендации предназначены для людей, ответственных за проектирование, разработку и представление стереоскопических изображений, а также стереоскопических дисплеев.
Примечание 1 - Условия наблюдения приведены в приложении В.
Рекомендации, приведенные в настоящем стандарте, применимы к стереоскопическим дисплеям, таким как дисплеи, требующие использования стереоочков, автостереоскопические дисплеи, наголовные стереоскопические дисплеи и стереоскопические проекторы. Кроме того, рекомендации применимы к содержанию стереоскопического изображения, предназначенного для представления на упомянутых выше стереоскопических дисплеях, и стереоскопическим презентациям, реализуемым с помощью комбинаций изображений и дисплеев.
Примечание 2 - В приложении С в качестве справочной информации приведены числовые критерии, используемые при оценке дискомфорта и утомления глаз.
Примечание 3 - В дальнейшем на основе настоящего стандарта может возникнуть необходимость в разработке других руководств, устанавливающих требования и рекомендации для каждого типа стереоскопического изображения или стереоскопического дисплея.
Примечание 4 - Как правило, стандарты в области радиовещания устанавливает международный союз электросвязи.
Примечание 5 - В ИСО 9241-303:2011 (приложение Е) приведено руководство по виртуальным дисплеям, предназначенным для использования в стереоскопических шлемах виртуальной реальности.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения):
ISO 9241-303, Ergonomics of human-system interaction - Part 303: Requirements for electronic visual displays (Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 303. Требования к электронным видеодисплеям)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 стереопсис (stereopsis): Бинокулярное визуальное восприятие глубины (трехмерности) пространства.
Примечание - См. ИСО 9241-302:2008, 3.3.40.
3.2 бинокулярный параллакс (binocular parallax): Видимая разница в восприятии положения объекта отдельно левым и правым глазом при фиксированном положении головы.
Примечание 1 - См. ISO/TR 9241-331:2012, 2.2.1.
Примечание 2 - Величина бинокулярного параллакса точки эквивалентна оптическому углу между зрительными осями глаз при их фокусировке на фиксированной точке.
3.3 горизонтальная диспаратность (horizontal disparity): Различие относительного положения визуальных изображений объекта на сетчатках левого и правого глаза.
Примечание - См. ИСО 9241-302:2008, 3.5.26.
3.4 угол сходимости/расходимости (vergence angle): Угол между зрительными осями левого и правого глаза.
Примечание - См. ИСО 9241-302:2008, 3.5.55.
3.5 аккомодация (accommodation): Процесс изменения преломляющей силы глаза, позволяющий четко фокусировать на сетчатке глаза изображение объектов, находящихся на различных расстояниях от глаза.
Примечание 1 - Под аккомодацией также понимают процесс настройки фокусного расстояния объектива.
Примечание 2 - Аккомодация также может означать усиление преломляющей способности хрусталика глаза.
Примечание 3 - См. ИСО 9241-302:2008, 3.5.1.
3.6 движения глазного яблока (visual global motion): Пространственные движения глазного яблока с различными скоростями и в различных направлениях, обеспечивающие фокусировку взгляда на движущемся изображении.
Примечание - Различают шесть видов движений глазного яблока, которым соответствуют различные виды движения видеокамеры во время съемки изображений, а именно: отклонение от и перемещение по горизонтали, вертикали и оси, перпендикулярной фронтальной плоскости.
3.7 стереоскопический дисплей (stereoscopic display): Устройство (или система), которое дает возможность создания объемного изображения за счет бинокулярного параллакса (3.2).
Примечание - Человек воспринимает объемное изображение за счет диспаратности, вызванной бинокулярным параллаксом.
3.8 содержание стереоскопического изображения (stereoscopic image content): Набор визуальной информации, при отображении которой на стереоскопическом дисплее (3.7) формируются стереоскопические изображения (3.9).
3.9 стереоскопические изображения (stereoscopic images): Набор изображений, представленных на стереоскопическом дисплее.
3.10 стереоскопическая презентация (stereoscopic presentation): Представление стереоскопических изображений на стереоскопическом дисплее.
3.11 стереоскопический образ (stereoscopic view): Единый зрительный образ, формирующийся в результате слияния изображений, воспринимаемых левым и правым глазом при стереоскопической презентации (3.10), которое приводит к возникновению стереопсиса (3.1).
3.12 вертикальное смещение (изображений) (interocular vertical misalignment): Различие положений левого и правого изображений по вертикали при стереоскопической презентации.
3.13 вращательное смещение (изображений) (interocular rotational misalignment): Различие положений вращения левого и правого изображений относительно оси, перпендикулярной фронтальной плоскости, при стереоскопической презентации.
3.14 различие (изображений) по масштабу (interocular magnification difference): Различие видимых размеров левого и правого изображений при стереоскопической презентации.
3.15 геометрические различия (изображений) (interocular geometrical difference): Геометрические отклонения левого и правого изображений при стереоскопической презентации, включающие вертикальное смещение (3.12), вращательное смещение (3.13) и различие изображений по масштабу (3.14).
3.16 различие (изображений) по яркости (interocular luminance difference): Различие яркости левого и правого изображений при стереоскопической презентации.
3.17 различие (изображений) по контрастности (interocular contrast difference): Различие контрастности левого и правого изображений при стереоскопической презентации.
3.18 различие (изображений) по цветности (interocular chromaticity difference): Различие цветности левого и правого изображений при стереоскопической презентации.
3.19 фотометрические различия (изображений) (interocular photometric difference): Фотометрическое несоответствие левого и правого изображений при стереоскопической презентации, включающее различия изображений по яркости (3.16), контрастности (3.17) и цветности (3.18).
3.20 рассогласование аккомодации и конвергенции (accommodation-convergence mismatch): Расхождение в информации о расстоянии до объекта, определяемом с помощью аккомодации (3.5) и конвергенции.
Примечание - Рассогласование аккомодации и конвергенции может возникнуть при представлении стереоскопических изображений на плоскости (например, на поверхности стереоскопического дисплея), которая находится ближе или дальше от зрителей, чем плоскость, на которой моделируют изображения.
3.21 проектное расстояние наблюдения (design viewing distance): Расстояние или диапазон расстояний от глаз зрителя до экрана стереоскопического дисплея, предназначенного для стереоскопической презентации.
Примечание - Проектное расстояние наблюдения может быть установлено для стереоскопического изображения, стереоскопических дисплеев, а также для стереоскопической презентации.
4 Руководящие принципы
4.1 Общие положения
Представленные в настоящем стандарте рекомендации по снижению возможного дискомфорта и утомления глаз при просмотре стереоскопических изображений разработаны на основе анализа факторов (см. 4.2), учитывающих зрительное напряжение, возникающее при просмотре бинокулярного представления несовместимых изображений. Таким образом, на основе настоящего стандарта могут быть разработаны другие стандарты, устанавливающие требования к каждому типу стереоскопического изображения или стереоскопического дисплея.
4.2 Анализ факторов
4.2.1 Общие положения
В настоящем стандарте основное внимание уделено главным факторам, вызывающим дискомфорт и утомление глаз при просмотре стереоскопических изображений. Приведенные ниже факторы установлены эмпирическим путем и признаны в научной литературе. На эти факторы также влияют условия наблюдения, например расстояние наблюдения. Условия наблюдения также должны быть установлены.
1) Геометрические различия изображений: вертикальное и вращательное смещение изображений, различие изображений по масштабу.
2) Фотометрические различия изображений: различие изображений по яркости, контрастности и цветности.
3) Рассогласование аккомодации и конвергенции.
4) Другие факторы, которые следует учитывать при стереоскопической презентации:
________________
При разработке руководства необходимо учитывать уровень значимости вышеприведенных факторов на основе анализа следующих свойств.
a) Действенность фактора: вероятность того, что фактор вызовет у зрителей при просмотре стереоскопических изображений дискомфорт или утомление глаз.
b) Неизбежность фактора: степень, до которой можно уменьшить воздействие фактора, особенно если возникновение фактора может быть связано с принципом стереоскопической презентации.
c) Накопленные научные знания: собранные в достаточном количестве научные данные, которые определяют связь между каждым из факторов и утомлением и/или дискомфортом глаз, а также определение практической применимости этих данных для руководства по эргономике.
d) Существующие методы измерений: доступность методов измерения для оценки продукции.
Вышеприведенные основные факторы (пункты 1-4) рассмотрены в последующих разделах на основе свойств, приведенных в перечислениях а)-d).
4.2.2 Геометрические различия изображений
4.2.2.1 Общие положения
Геометрические различия изображений - это геометрические отклонения левого и правого изображений при стереоскопической презентации, включающие вертикальное и вращательное смещение изображений и различие изображений по масштабу, которые, как правило, могут вызывать утомление и дискомфорт глаз. Геометрические отклонения левого и правого изображений при стереоскопической презентации определяются взаимным влиянием таких отклонений в стереоскопических изображениях и стереоскопических дисплеях.
4.2.2.2 Действенность фактора
Даже относительно небольшие геометрические различия изображений могут вызвать дискомфорт и затруднить бинокулярное слияние изображений.
4.2.2.3 Неизбежность фактора
Геометрические различия изображений может вызывать смещение левой и правой камер в процессе съемки стереоскопических изображений и/или смещение левого и правого изображений, выведенных на стереоскопический дисплей, который не отображает эти изображения в одном и том же пространственном кадре. Геометрические различия изображений могут быть уменьшены в процессе редактирования изображений с использованием устройств регулировки и четкого установления условий наблюдения.
4.2.2.4 Накопленные научные знания
Несмотря на отсутствие научных данных о размере стереоскопических изображений, обычно используемых в домашних условиях, накоплены фундаментальные данные, определяющие связь между каждым из факторов и дискомфортом (см. например, [13] и [19]).
4.2.2.5 Существующие методы измерений
Измерения в зависимости от необходимости и выполнимости можно проводить отдельно для стереоскопических изображений и стереоскопических дисплеев или для конечной продукции стереоскопической презентации. Во-первых, измерения для стереоскопического изображения могут быть выполнены на основе геометрического анализа, с помощью которого можно отдельно выделить вертикальное смещение, вращательное смещение и различие изображений по масштабу как факторы оптического искажения, обусловленные аберрацией линзы (см. [30]). Во-вторых, измерения для стереоскопических дисплеев могут быть выполнены с помощью общедоступных оптических измерительных устройств [30]. В-третьих, измерения для стереоскопических презентаций могут быть выполнены путем объединения всех оптических измерений стереоскопического изображения и его геометрического анализа.
4.2.3 Фотометрические различия изображений
4.2.3.1 Общие положения
Фотометрические различия изображений - это фотометрическое несоответствие левого и правого изображений при стереоскопической презентации, включающее различия изображений по яркости, контрастности и цветности, которые, как правило, вызывают утомление и дискомфорт глаз. Фотометрическое несоответствие левого и правого изображений при стереоскопической презентации определяют по взаимному влиянию таких различий в стереоскопических изображениях и стереоскопических дисплеях.
4.2.3.2 Действенность фактора
Только в случае относительно большого фотометрического несоответствия может возникнуть дискомфорт (см., например, [2] и [11]).
4.2.3.3 Неизбежность фактора
Фотометрические различия изображений могут вызывать отличия по фотометрическим показателям левой и правой камер, используемых при съемке стереоскопических изображений и/или фотометрические различия левого и правого изображений, выведенных на стереоскопический дисплей. Фотометрические различия изображений могут быть уменьшены в процессе редактирования изображений и настройки устройств. Поскольку в стереоскопической презентации яркость, контрастность и цветность, как правило, взаимосвязаны, этими параметрами нельзя управлять независимо.
4.2.3.4 Накопленные научные знания
Научных данных, определяющих связь между фотометрическими различиями изображений и дискомфортом, накоплено небольшое количество (см., например, [2] и [11]). Основными сопутствующими факторами можно считать размер дисплея, условия окружающего освещения, а также продолжительность и частоту действия факторов.
4.2.3.5 Существующие методы измерений
Измерения в зависимости от необходимости и выполнимости можно проводить отдельно для стереоскопических изображений и стереоскопических дисплеев или для конечной продукции стереоскопической презентации. Во-первых, измерения в отношении стереоскопического изображения могут быть выполнены путем сравнения результатов фотометрических измерений в соответствующих точках левого и правого изображений. Во-вторых, измерения в отношении стереоскопических дисплеев могут быть выполнены с помощью общедоступных оптических измерительных устройств, учитывая различия в способах измерений в зависимости от типа стереоскопического дисплея. В-третьих, измерения в отношении стереоскопических презентаций могут быть выполнены путем объединения всех оптических измерений для стереоскопического изображения и сравнения результатов фотометрических измерений соответствующих точек левого и правого изображений.
4.2.4 Фотометрическое взаимодействие изображений
4.2.4.1 Общие положения
Фотометрическое взаимодействие изображений является нежелательным фактором, например, перекрестные помехи, влияющие на изображение в одном глазу посредством передачи информации об изображении в другом глазу.
4.2.4.2 Действенность фактора
Перекрестные помехи считают "основным фактором, влияющим на качество изображения" во время стереоскопической презентации [24], который может вызывать дискомфорт (см., например, [11] и [26]).
4.2.4.3 Неизбежность фактора
Перекрестные помехи могут возникать на этапах записи, передачи, хранения, обработки, отображения и разделения изображений, но основными этапами их возникновения принято считать этапы отображения и разделения [24]. Перекрестные помехи можно сократить путем регулировки устройств.
4.2.4.4 Накопленные научные знания
Несмотря на то, что перекрестные помехи при отображении стереоскопических изображений хорошо изучены (см., например, [24] и [11], [25], [26], [27] и [28]), в литературных источниках не достаточно сведений об их влиянии на утомление и дискомфорт глаз. Кроме того, числовые значения количественных характеристик, приведенные в литературных источниках, варьируются в широком диапазоне и отличаются друг от друга более чем в десять раз, а иногда экспериментальные условия, относящиеся к изображениям, устройствам и т.д., неясны. Условия возникновения бинокулярного несоответствия и контраста принято считать основными способствующими факторами [28]. Предложено несколько методов количественной оценки перекрестных помех. Однако они не обязательно имеют отношение к восприятию. Наконец, количественную оценку перекрестных помех определяют с использованием различных сопоставлений, которые иногда могут привести к различным толкованиям.
4.2.4.5 Существующие методы измерений
Для измерения перекрестных помех могут быть использованы оптические измерительные устройства. Как правило, для различных методов измерения используют различные оптические устройства [24]. Методы измерений различают в зависимости от типа стереоскопического дисплея (см. ISO/TR 9241-331). Для стереоскопических дисплеев, в которых перекрестные помехи существенно нелинейны, методы измерений с использованием серой шкалы тестовой таблицы еще не разработаны.
4.2.5 Рассогласование аккомодации и конвергенции
4.2.5.1 Общие положения
В стереоскопической презентации, если объекты наблюдения моделируют перед или позади поверхности стереоскопического дисплея, может возникнуть расхождение в информации о расстоянии до объекта, определяемом с помощью аккомодации и конвергенции. Таким образом, фактор рассогласования аккомодации и конвергенции относится к несоответствию входных сигналов аккомодации и конвергенции и может вызвать дискомфорт глаз.
4.2.5.2 Действенность фактора
Дискомфорт глаз, вызванный большой глубиной моделируемых объектов наблюдения, установлен на основе эмпирических исследований и экспериментов (см., например, [4], [5], [17] и [22]). Несмотря на то, что существуют значительные индивидуальные различия в воздействии рассогласования аккомодации и конвергенции на дискомфорт глаз, полученные в результате исследований данные в целом не противоречат друг другу.
4.2.5.3 Неизбежность фактора
Стереоскопические дисплеи, относящиеся к области применения настоящего стандарта, в основном учитывают данный фактор при стереоскопической презентации. Существуют нечувствительные области аккомодации и конвергенции, которые проявляются как глубина фокуса и фиксационная диспарантность соответственно. Следовательно, влияние этого фактора может быть снижено путем уменьшения глубины моделируемых объектов по отношению к поверхности стереоскопического дисплея.
4.2.5.4 Накопленные научные знания
В научной литературе представлены различные экспериментальные данные о рассогласовании аккомодации и конвергенции (см. [1], [13], [15] и [21]). Однако ряд условий, таких как пространственное распределение моделируемой глубины (особенно в отношении нарушения границ), временные изменения, размер и продолжительность презентации изображений, еще необходимо изучить.
4.2.5.5 Существующие методы измерений
Измерения выполняют как для стереоскопических дисплеев, так и для стереоскопических изображений. Относительное несоответствие в стереоскопических дисплеях и изображениях применительно к поверхности дисплея оценивают с помощью оптических измерений и/или геометрического анализа изображения.
4.2.6 Другие факторы, которые следует учитывать при стереоскопической презентации
4.2.6.1 Общие положения
Существуют и другие факторы, которые следует учитывать при стереоскопической презентации, такие как временная асинхрония изображений, болезнь движения и границы вергенции. Эти факторы соответственно определяют следующим образом: (I) несогласованность по времени левого и правого изображений при стереоскопической презентации; (II) движения глазного яблока и другие визуальные движения в широком пространственном диапазоне, которые могут вызывать болезнь движения; (III) граница вергенции, представляющая собой точку, в которой зрительные оси глаз отклоняются от точки сведения.
4.2.6.2 Временная асинхрония изображений
4.2.6.2.1 Действенность фактора
Временная асинхрония изображений является возможной причиной множества других факторов, таких как геометрические и фотометрические различия изображений.
4.2.6.2.2 Неизбежность фактора
Временную асинхронию изображений может вызвать отсутствие оптимальной синхронизации левого и правого изображений при стереоскопической презентации. Временная асинхрония изображений может возникнуть на этапах записи, передачи, хранения, обработки, отображения и разделения изображений. Асинхронию можно уменьшить путем регулировки устройств.
4.2.6.2.3 Накопленные научные знания
В научной литературе представлены основные экспериментальные данные о временной асинхронии изображений и болезни движения, вызываемой визуальным восприятием движения.
4.2.6.2.4 Существующие методы измерений
Измерения в зависимости от необходимости и выполнимости можно проводить отдельно для стереоскопических изображений и стереоскопических дисплеев или для конечной продукции стереоскопической презентации. Однако методы измерений временной асинхронии пока не установлены.
4.2.6.3 Болезнь движения
4.2.6.3.1 Действенность фактора
Предполагают, что болезнь движения, которую также могут вызывать традиционные двухмерные изображения, усиливается под влиянием стереоскопических изображений, хотя достоверного научного подтверждения этому предположению нет.
4.2.6.3.2 Неизбежность фактора
Динамические движения глаз, которые, как предполагают, вызывают болезнь движения, не связаны с принципом стереоскопической презентации. Таким образом, стереоскопические изображения не обязательно вызывают болезнь движения, обусловленную визуальным восприятием движения.
4.2.6.3.3 Накопленные научные знания
Условия, влияющие на болезнь движения, вызываемую визуальным восприятием движения при просмотре стереоскопических изображений, полностью не описаны.
4.2.6.3.4 Существующие методы измерений
Движения глаз при просмотре стереоскопического изображения могут быть измерены. Однако кроме движения глаз, необходимо дополнительно уточнить условия, вызывающие болезнь движения.
4.2.6.4 Границы вергенции
4.2.6.4.1 Действенность фактора
Предполагают, что дискомфорт возникает при просмотре стереоскопических изображений, которые вызывают отклонение зрительных осей глаз от точки сведения. Существуют значительные индивидуальные различия в степени воздействия отклонений.
4.2.6.4.2 Неизбежность фактора
Условия, при которых зрительные оси глаз отклоняются от точки сведения, могут быть вызваны следующими причинами: (I) неправильная настройка в процессе создания стереоскопического изображения или в процессе стереоскопической презентации с использованием проекционного метода; (II) презентация стереоскопического изображения большего размера, чем предполагалось при создании стереоскопического изображения. Действие этого фактора может быть уменьшено в процессе редактирования изображений, регулировки устройств и настройки параметров для выполнения презентации соответствующего размера.
4.2.6.4.3 Накопленные научные знания
В научной литературе имеется очень мало экспериментальных данных о действии относительной диспаратности, которая является причиной отклонения зрительных осей глаз от точки сведения.
4.2.6.4.4 Существующие методы измерений
Измерения выполняют для стереоскопических изображений, представленных на стереоскопических дисплеях. Выполнить оценку влияния отдельно данного фактора на стереоскопическое изображение и стереоскопический дисплей достаточно сложно. Однако при рассмотрении сочетания условий, таких как размер стереоскопического изображения и стереоскопических дисплеев, данный фактор можно оценить путем измерения соответствующих точек стереоскопического изображения и стереоскопических дисплеев.
4.2.7 Резюме
Анализ факторов, приведенных в 4.2.2-4.2.6, показывает, что влияние различных факторов изучено в ограниченном объеме и, прежде чем можно будет определить числовые значения для критериев, требований и рекомендаций, необходимо дальнейшее изучение воздействия этих факторов. В данном разделе приведена целесообразность установления числовых значений для каждого фактора в качестве опорного значения.
Геометрические различия изображений оказывают относительно большее воздействие, чем другие факторы, так как даже незначительные геометрические различия могут вызвать дискомфорт. Однако этот фактор не всегда присущ стереоскопической презентации, его влияние до некоторой степени можно устранить. Выполнение измерений данного фактора достаточно просто, а его влияние на дискомфорт глаз описано в научной литературе. Хотя существуют и другие условия, требующие дальнейшего изучения, основные данные о дискомфорте глаз, вызываемом геометрическими различиями изображений, уже получены. Таким образом, можно определить числовые значения критериев геометрических различий изображений в качестве опорных значений.
Фотометрические различия изображений могут быстро вызывать дискомфорт. Данный фактор не всегда присущ стереоскопической презентации, и его влияние до некоторой степени можно устранить. Хотя существуют и другие условия, требующие дальнейшего изучения, основные данные о дискомфорте, вызываемом различиями изображений по яркости, уже получены. Следовательно, можно определить числовые критерии различия изображений по яркости в качестве опорной информации.
Перекрестные помехи, как показатель фотометрического взаимодействия, являются основным фактором, влияющим на качество изображения стереоскопической презентации, вызывающим дискомфорт. Перекрестные помехи в основном возникают на этапах отображения и могут быть уменьшены путем регулировки устройств. Однако количественные значения характеристик эффектов восприятия значительно различаются, возможно, из-за разных видов используемых измерений (порог восприятия, субъективное качество изображения и дискомфорт), методов количественной оценки, типов стереоскопических дисплеев и условий наблюдения (яркостный контраст и бинокулярная диспаратность). Учитывая эти различия, очень важно рассмотреть влияние условий наблюдения и типов отображения до определения числовых значений критериев.
В научной литературе представлены различные экспериментальные данные о рассогласовании аккомодации и конвергенции. Измерение данного фактора может быть выполнено путем анализа диспаратностей изображения. Влияние данного фактора может быть снижено путем уменьшения глубины моделируемых объектов наблюдения по отношению к поверхности стереоскопического дисплея. Несмотря на то, что данный фактор до конца не изучен, имеются научные данные, подтверждающие, что этот фактор вызывает дискомфорт, если рассогласование больше предельного. Таким образом, можно определить числовые значения критерия рассогласования аккомодации и конвергенции в качестве опорных значений.
Временная асинхрония и движения глаз, вызывающие болезнь движения, могут быть измерены, а их воздействие снижено путем настройки изображений и регулировки устройств. Однако данный фактор до конца не изучен. Определение числовых значений критериев для этих факторов преждевременно, но важно принимать соответствующие меры предосторожности. Фактор границ вергенции может быть измерен и до некоторой степени уменьшен при стереоскопической презентации. Однако существуют индивидуальные различия в степени воздействия этого фактора, и имеется очень мало экспериментальных данных о влиянии данного фактора на дискомфорт глаз. Поэтому до определения числовых значений критерия важно изучить влияние этого фактора.
Учитывая вышеизложенное, в приложении С приведены числовые значения критериев для факторов, для которых это целесообразно; в разделе 5 приведены соответствующие ссылки. Для факторов, по которым следует принять "меры предосторожности", эти меры приведены в разделе 5.
Геометрические различия изображений:
- вертикальное смещение изображений - числовой критерий;
- вращательное смещение изображений - числовой критерий;
- различие изображений по масштабу - числовой критерий.
Фотометрические различия изображений:
- различие изображений по яркости - числовой критерий;
- различие изображений по контрастности - меры предосторожности;
- различие изображений по цветности - меры предосторожности.
Фотометрическое взаимодействие:
- перекрестные помехи - меры предосторожности.
Рассогласование аккомодации и конвергенции - числовой критерий.
Другие факторы, которые следует учитывать при стереоскопической презентации:
- временная асинхрония изображений - меры предосторожности;
- болезнь движения - меры предосторожности;
- границы вергенции - меры предосторожности.
5 Эргономические рекомендации
5.1 Общие положения
Настоящий стандарт направлен на снижение возможного дискомфорта и утомления глаз у зрителей во время просмотра стереоскопических изображений при соблюдении условий наблюдения, описанных в приложении В. В настоящем стандарте не рассмотрены случаи непреднамеренного просмотра стереоскопических изображений.
Для снижения возможного дискомфорта и утомления глаз во время просмотра стереоскопических изображений поставщики стереоскопических изображений, стереоскопических дисплеев и конечной продукции стереоскопической презентации должны учитывать сведения, приведенные в 5.3, 5.4 и 5.6.
5.2 Условия наблюдения
5.2.1 Общие положения
При просмотре стереоскопических презентаций важно учитывать условия наблюдения. Поэтому проектное расстояние наблюдения, размер изображения стереоскопической презентации и предполагаемое межзрачковое расстояние являются важными факторами не только с точки зрения степени восприятия глубины изображения, но также с точки зрения дискомфорта и утомления глаз.
5.2.2 Проектное расстояние наблюдения
Проектное расстояние наблюдения стереоскопической презентации определяют с учетом способа использования стереоскопических изображений, а также с учетом условий стереоскопической презентации, таких как размер и разрешение демонстрируемого изображения. Для некоторых типов стереоскопических дисплеев, таких как наголовные дисплеи, можно использовать расстояние, эквивалентное проектному расстоянию наблюдения [то есть расстояние до виртуального экрана (см. ИСО 9241-305:2008, рисунок 74)]. Для стереоскопического изображения и стереоскопических дисплеев следует указывать проектное расстояние наблюдения (или эквивалентное проектное расстояние наблюдения).
5.2.3 Межзрачковое расстояние
На степень восприятия глубины изображения стереоскопических презентаций может влиять предполагаемое межзрачковое расстояние. Как правило, принято считать, что межзрачковое расстояние составляет 60 мм, но следует учитывать индивидуальные различия [14], [23], а также то, что межзрачковое расстояние у детей и подростков обычно меньше, чем у взрослых [14]. Диапазон значений расстояния для регулировки стереоскопических дисплеев, таких как наголовные дисплеи, приведен в ИСО 9241-303:2011, приложение Е.14.
5.3 Геометрические различия изображений
5.3.1 Вертикальное смещение изображений
Вертикальное смещение изображений возникает в результате вертикального смещения изображений, составляющих стереоскопическое изображение, и в стереоскопических дисплеях.
Для стереоскопического изображения вертикальное смещение изображений представляет собой различие положений левого и правого изображений каждого кадра по вертикали. Для стереоскопических дисплеев вертикальное смещение представляет собой видимое различие вертикального положения изображений в левой и правой областях дисплея.
Числовой критерий вертикального смещения изображений при стереоскопической презентации приведен в С.3.
5.3.2 Вращательное смещение изображений
Вращательное смещение изображений возникает в результате вращательного смещения стереоскопического изображения и в стереоскопических дисплеях.
Для стереоскопического изображения вращательное смещение изображений представляет собой разницу угла поворота левого и правого изображений каждого кадра. Для стереоскопических дисплеев вращательное смещение представляет собой видимое различие угла поворота изображений в левой и правой областях дисплея.
Числовой критерий вращательного смещения изображений при стереоскопической презентации приведен в С.4.
5.3.3 Различие изображений по масштабу
Различие изображений по масштабу возникает в результате различного увеличения изображений, составляющих стереоскопическое изображение, и используемых в стереоскопических дисплеях.
Для стереоскопического изображения различие изображений по масштабу представляет собой различие размеров левого и правого изображений в каждом кадре. Для стереоскопических дисплеев различие изображений по масштабу представляет собой видимое различие размеров изображений в левой и правой областях дисплея.
Числовой критерий различия изображений по масштабу в стереоскопической презентации приведен в С.5.
5.4 Фотометрические различия изображений
5.4.1 Различие изображений по яркости
Различие изображений по яркости возникает в результате использования различной яркости левого и правого изображений при создании стереоскопического изображения и в стереоскопических дисплеях.
Для стереоскопического изображения различие изображений по яркости представляет собой разность значений яркости левого и правого изображений в каждом кадре. Для стереоскопических дисплеев различие изображений по яркости представляет собой видимое различие уровней яркости изображений в левой и правой областях дисплея. Для стереоскопических дисплеев, требующих использования очков, различие изображений по яркости является разность уровней яркости областей дисплея, наблюдаемой через очки. В случае автостереоскопических дисплеев на различие изображений по яркости может влиять положение левого и правого глаз относительно световых лучей, идущих от дисплея, и, следовательно, межглазное расстояние и расстояние наблюдения.
Числовой критерий различия изображений по яркости в стереоскопической презентации приведен в С.6.
5.4.2 Различие изображений по контрастности
Различие изображений по контрастности возникает в результате различий в контрастности изображений, формирующих стереоскопическое изображение, и в стереоскопических дисплеях.
Для стереоскопического изображения различие изображений по контрастности представляет собой разность значений яркостного контраста соответствующих левого и правого изображений в каждом кадре. Для стереоскопических дисплеев различие изображений по контрастности представляет собой видимое различие яркостного контраста (динамический диапазон яркости) изображений в левой и правой областях дисплея.
Вследствие влияния различий изображений по яркости, уровню черного и гамма-характеристикам на различие изображений по контрастности в стереоскопическом изображении контролировать данный фактор достаточно сложно. Для возможно достижимого снижения различия изображений по контрастности необходима соответствующая регулировка.
Примечание - Монокулярный контраст также является важным фактором, который может влиять на утомление глаз. Для определения коэффициента монокулярного контраста см. ИСО 9241-303:2011, пункты 5.4.4, 5.5.2 и приложение D.
5.4.3 Различие изображений по цветности
Различие изображений по цветности возникает в результате различной цветности изображений, формирующих стереоскопическое изображение и используемых в стереоскопических дисплеях.
Для стереоскопического изображения различие изображений по цветности представляет собой разность значений цветности соответствующих левого и правого изображений в каждом кадре. Для стереоскопических дисплеев различие изображений по цветности представляет собой видимое различие значений цветности изображений в левой и правой областях дисплея.
Вследствие влияния различий изображений по яркости, уровню черного и гамма-характеристикам на различие изображений по цветности в стереоскопическом изображении контролировать данный фактор достаточно сложно. Для возможно достижимого снижения различия изображений по цветности необходимо выполнить регулировку цветового тона и чистоты цвета [16].
5.5 Фотометрическое взаимодействие
5.5.1 Перекрестные помехи
Перекрестные помехи - это явление, при котором во время стереоскопической презентации оптическое воздействие, формируемое в одном глазу, мешает оптическому воздействию, формируемому в другом глазу. Перекрестные помехи могут не только снизить качество отображения стереоскопического изображения и восприятия его глубины [25], [26], но и вызвать дискомфорт глаз [11], [25]. Важно учитывать, что на перекрестные помехи, вызывающие дискомфорт глаз, могут влиять бинокулярная диспаратность и яркостный контраст [28]. Для снижения перекрестных помех выполняют соответствующую регулировку.
5.6 Рассогласование аккомодации и конвергенции
При стереоскопической презентации объекты наблюдения в стереоскопических изображениях могут восприниматься либо как размещенные перед поверхностью стереоскопического дисплея, либо за ней в зависимости от горизонтальной диспаратности, представляющей собой относительное смещение по горизонтали объектов в левом и правом изображениях на дисплее. Если горизонтальную диспаратность определяют как нулевую для объекта, положение которого моделируют на поверхности стереоскопического дисплея, то положительные и отрицательные значения горизонтальной диспаратности определяют следующим образом: (I) при моделировании объекта перед поверхностью дисплея горизонтальная диспаратность имеет отрицательное значение; (II) при моделировании объекта за поверхностью дисплея горизонтальная диспаратность имеет положительное значение.
Если объекты наблюдения с некоторой степенью горизонтальной диспаратности моделируют перед или за поверхностью стереоскопического дисплея, то информация о расстоянии об аккомодации и конвергенции может отличаться. Если расхождение в информации о расстоянии до объекта превышает область нечувствительности (т.е. глубину фокуса и фиксационную диспарантность), это расхождение может вызывать утомление и дискомфорт глаз. Таким образом, этот фактор требует тщательного рассмотрения.
Предполагают, что на степень утомления и дискомфорта глаз влияют продолжительность воздействия определенной степени горизонтальной диспаратности, ее пространственное распределение и изменение во времени. Это необходимо учитывать при рассмотрении влияния горизонтальной диспаратности. Возможное влияние горизонтальной диспаратности на утомление и дискомфорт глаз и соответствующий количественный критерий описаны в С.7.
5.7 Другие факторы, которые следует учитывать при стереоскопической презентации
К другим факторам, которые следует учитывать при стереоскопической презентации, относятся временная асинхрония изображений, утомление глаз, вызванное визуальным восприятием движения, и границы вергенции.
Временная асинхрония изображений может влиять на геометрические и фотометрические различия изображений из-за отсутствия оптимальной синхронизации левого и правого изображений, что может привести к утомлению и дискомфорту глаз (см. D.1). Для снижения возможной временной асинхронии изображений во время стереоскопической презентации необходимо поддерживать временную синхронизацию двух используемых изображений.
Движения глазного яблока и другие движения глаз, охватывающие большую площадь стереоскопического дисплея, в зависимости от условий могут вызывать болезнь движения. Движения глазного яблока зависят от изображения и, как правило, вызваны движениями камеры во время съемки изображений, которые включают в себя комбинации вращательных движений и линейных перемещений по трем осям, а именно горизонтальной, вертикальной и перпендикулярной им оси. Виды движения глазного яблока и их нежелательные последствия кратко изложены в D.2.
Угол сходимости/расходимости - это угол между зрительными осями левого и правого глаза (см. С.7.1). Величина этого угла равна 0° при наблюдении объекта на бесконечно далеком расстоянии и имеет положительное значение при наблюдении объекта на более близком расстоянии. Если объекты наблюдения во время стереоскопической презентации отображаются отдельно в левом и правом изображениях, зрители сводят глаза, чтобы воспринять изображение как единый образ. Конвергенция обеспечивает угол сходимости, необходимый для слияния изображений. В естественных условиях наблюдения, как правило, отрицательный угол сходимости не требуется (когда зрительные оси не пересекаются). Следует избегать стереоскопических изображений, для которых требуется, чтобы зрительные оси расходились за пределы параллельности.
6 Порядок применения эргономических рекомендаций
6.1 Общие положения
Приведенные в настоящем стандарте общие рекомендации по снижению утомления и дискомфорта глаз от просмотра стереоскопических изображений используют для разработки стереоскопических презентаций, стереоскопических изображений и стереоскопических дисплеев.
При выполнении оценки, рекомендованной в 5.1, необходимо следовать процедуре, описанной в 6.2.
6.2 Отчетность
Справочная информация к положениям, приведенным в 5.3, 5.4.1 и 5.6, приведена в приложении Е.2. При пользовании настоящим стандартом необходимо оценить возможность применения каждого подпункта. Если заявлено соответствие продукции положениям, приведенным в настоящем стандарте, необходимо установить используемую для оценки процедуру.
В приложении Е приведен пример определения и документального оформления применимости всех положений, приведенных в 5.3, 5.4.1 и 5.6, составления отчета по результатам проведенной оценки. Допускаются эквивалентные формы отчетности.
Приложение A
(справочное)
Обзор стандартов серии ИСО 9241
В данном приложении приведен обзор структуры стандартов серии ИСО 9241. Для актуального обзора их структуры, предметных областей и статуса как опубликованных, так и находящихся на стадии разработки частей см. "Стандарты серии ИСО 9241".
Данная структура отражает нумерацию исходной серии стандартов ИСО 9241 - например, требования к видеодисплеям изначально описывались в части 3, теперь же это серия 300. Для каждой группы стандартов номер с двумя нулями означает, что часть является вводной, например, часть 100 является введением для стандартов по эргономике программного обеспечения.
Таблица А.1 - Структура стандартов серии ИСО 9241 "Эргономика взаимодействия человек-система"
Номер части | Наименование |
1 | Общее введение |
2 | Требования к производственному заданию |
11 | Руководство по обеспечению пригодности использования |
20 | Руководство по доступности оборудования и услуг в области информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) |
21-99 | Резервные номера |
100 | Эргономика программного обеспечения |
200 | Человеко-ориентированное проектирование |
300 | Требования к электронным видеодисплеям |
400 | Принципы и требования для устройств физического ввода |
500 | Рабочая станция |
600 | Рабочая среда |
700 | Центры управления |
900 | Тактильные взаимодействия |
Приложение B
(справочное)
Условия наблюдения
B.1 Общие положения
Для снижения возможного утомления и дискомфорта глаз при просмотре стереоскопических изображений важно создать соответствующие условия наблюдения. Поставщикам стереоскопических изображений, стереоскопических дисплеев и конечной продукции стереоскопической презентации рекомендуется предоставлять зрителям указанную ниже информацию об условиях наблюдения. Также важно знать, что аномалии рефракции могут быть дополнительной причиной утомления и дискомфорта глаз при просмотре стереоскопических изображений.
B.2 Положение наблюдения и поза
Как правило, при просмотре стереоскопических изображений зритель находится непосредственно перед стереоскопическим дисплеем. При просмотре стереоскопических изображений под углом возможно затруднение стереовосприятия из-за увеличения трапецеидального искажения изображений. Также предполагается, что наблюдение стереоскопических изображений производится с некоторого расстояния. Если расстояние наблюдения меньше установленного расстояния, увеличивается горизонтальная диспаратность, а если расстояние наблюдения больше установленного расстояния, диспаратность уменьшается. Некоторые опубликованные экспериментальные данные получены с использованием изображений с высоким разрешением и на расстоянии наблюдения, в три раза превышающем высоту области отображения (ЗН или три высоты) [9]. Однако другие опубликованные экспериментальные данные были получены на основе других значений расстояния наблюдения [11]. Независимо от фактического расстояния наблюдения рекомендуется проинформировать зрителей об установленном расстоянии наблюдения.
В настоящем стандарте принято, что при стереоскопической презентации ось межзрачкового расстояния глаз зрителя и горизонтальная ось стереоскопических изображений находятся в одной плоскости, которая, как правило, является горизонтальной поверхностью. При наклоне оси межзрачкового расстояния глаз зрителя относительно горизонтальной оси стереоскопических изображений достижение бинокулярного слияния, вызывающего стереопсис, может быть затруднено.
B.3 Четкое и правильное стереоскопическое восприятие объема (глубины) изображения
Если зритель видит двойное изображение или не получает стереоскопического эффекта во время просмотра стереоскопических изображений, рекомендуется прекратить просмотр изображений и проверить настройки стереоскопического изображения, стереоскопического дисплея и условий наблюдения. Возможной причиной дискомфорта зрителя во время просмотра стереоскопических изображений является псевдостереопсис, при котором левые и правые изображения поменялись местами, что приводит к обратному бинокулярному параллаксу. В случае обнаружения зрителем псевдостереопсиса рекомендуется устранить причину псевдостереопсиса и прекратить просмотр стереоскопических изображений.
Существуют индивидуальные различия в восприятии людьми стереоскопического эффекта, утомления и дискомфорта глаз при просмотре стереоскопических изображений. Если зритель не получает стереоскопического эффекта или чувствует дискомфорт даже при просмотре стереоскопических изображений и дисплеев, настроенных надлежащим образом, рекомендуется прекратить просмотр стереоскопических изображений.
B.4 Период наблюдения
Длительный просмотр стереоскопических изображений может вызвать утомление и дискомфорт глаз даже при выполнении условий, приведенных в В.2 и В.3. Кроме того, аномалии рефракции, а также другие нарушения зрения могут усиливать утомление и дискомфорт глаз. Если при просмотре стереоскопических изображений зритель испытывает утомление глаз, дискомфорт или видит двойное изображение, рекомендуется сделать перерыв.
Приложение С
(справочное)
Числовые значения, учитываемые при оценке утомления и дискомфорта глаз
C.1 Общие положения
В данном приложении приведены максимальные значения в качестве опорных (или рекомендуемых) значений границ факторов для просмотра стереоскопических изображений с минимально возможным утомлением и дискомфортом глаз. Значения представлены в форме сводки опубликованных научных данных о влиянии факторов геометрического различия изображений (вертикального смещения, вращательного смещения и различия изображений по масштабу), фотометрического различия изображений (различия изображений по яркости) и рассогласования аккомодации и конвергенции (см. таблицу С.1). Для типовых условий просмотра стереоскопических изображений приведены опорные значения, полученные на основе исследований экспериментальных условий. К типовым условиям просмотра относят: (I) просмотр на большом экране в небольшом зале; (II) просмотр на большом дисплее в домашних условиях; (III) работа с настольным монитором; (IV) использование мобильного дисплея в помещении.
При использовании опорных значений, приведенных в данном приложении, пользователь настоящего стандарта должен указать условия эксперимента, в ходе которого получены значения, опубликованные в литературных источниках. Для каждого воздействующего фактора приведена сводка таких условий. Также указана продолжительность воздействия каждого фактора в условиях эксперимента. Поскольку продолжительность составляет не менее 5 с, принято считать, что стереоскопические изображения включают в себя воздействующие факторы, представленные в этом диапазоне.
Примечания
1 Опорные значения, приведенные в данном приложении, предназначены для конечной продукции стереоскопической презентации. Если значение для части конечной продукции (стереоскопическое изображение, стереоскопический дисплей и т.д.) практически эквивалентно опорному значению, итоговое значение для конечной продукции стереоскопической презентации может быть больше опорного значения.
2 Необходимо учитывать, что научные данные, положенные в основу настоящего стандарта, получены преимущественно путем субъективной балльной оценки, которая может недостаточно точно отражать реальные случаи применения и фактически вызываемые симптомы.
Таблица С.1 - Факторы, для которых установлены опорные значения в данном приложении
Типовые условия просмотра | Стра- | |||||||
Просмотр на большом экране в небольшом зале | Просмотр на большом дисплее в домашних условиях | Работа с настоль- | Исполь- | |||||
Геометрические различия изображений | ||||||||
С.3 | Вертикальное смещение | X | ||||||
С.4 | Вращательное смещение | X | ||||||
С.5 | Различие изображений по масштабу | X | ||||||
Фотометрические различия изображений | ||||||||
С.6 | Различие изображений по яркости | X | ||||||
Рассогласование аккомодации и конвергенции | ||||||||
С.7.3 | Горизонтальная диспаратность относительно поверхности стереоскопического дисплея | X | X | X | ||||
C.2 Метод анализа геометрического различия изображений
Если в стереоскопических изображениях присутствуют геометрические различия, как правило, они сочетают вертикальное смещение, вращательное смещение и различия по масштабу. Проводят геометрический анализ этих различий и разделяют как отдельные оптические искажения, вызванные аберрацией линзы. Ниже приведен пример такого анализа.
Если две камеры, снимающие левое и правое изображения, размещены в точках
Вертикальное смещение выражают в виде:
где
Вращательное смещение выражают в виде:
где
Различие изображений по масштабу выражают в виде:
где
Для приведенных выше формул справедливы следующие предположения:
- точка пересечения оптической оси и плоскости изображения находится в центре кадра;
- соотношение сторон пикселя равно единице;
- угол между осями составляет 90°.
Рисунок C.1 - Положения камеры и стереоскопические изображения
С.3 Вертикальное смещение изображений
Опорное (или рекомендованное) значение вертикального смещения определяют следующим образом:
- при стереоскопических презентациях на большом экране в небольшом зале - 30 угловых минут или менее.
Условия эксперимента, примененные в [19], [11], приведены в таблице С.2.
Таблица С.2 - Условия эксперимента, примененные в ссылочных документах:
N ссылки | Тип дисплея | Разре- | Размер дисплея | Рас- | Разница между верген- | Пока- | Продол- | Экспери- | Яркость дисплея | Яркость цели |
[19] | ТВЧ (HDTV) | 160 дюймов | 3Н (597 см) | от 0,3 | Субъек- | Ссыл. 10 с, Исп. 10 с | - | - | - | |
[11] | ЖК дисплей | 1024 | 170 | 185 см | от 14' | Субъек- | Ссыл. 3,5 с, Исп. 5 с | Плохо- | - | - |
В условиях проектного расстояния наблюдения стереоскопического изображения и при рассчитанном размере демонстрируемого изображения вертикальное смещение стереоскопического изображения при рассматривании под углом выражают в виде:
где
В условиях проектного расстояния наблюдения стереоскопических дисплеев вертикальное смещение стереоскопических дисплеев при рассматривании под углом выражают в виде:
где
С.4 Вращательное смещение изображений
Опорное (или рекомендованное) значение вращательного смещения определяют следующим образом:
- при стереоскопических презентациях на большом экране в небольшом зале - 2° или менее.
Условия эксперимента, примененные в [19], [11], приведены в таблице С.3.
Таблица С.3 - Условия эксперимента, примененные в ссылочных документах:
N ссылки | Тип дисплея | Разре- | Размер дисплея | Рас- | Разница между верген- | Пока- | Продол- | Экспери- | Яркость дисплея | Яркость цели |
[19] | ТВЧ (HDTV) | 160 дюймов | 3Н (597 см) | от 0,3 | Субъек- | Ссыл. 10 с, Исп. 10 с | - | - | - | |
[11] | ЖК дисплей | 1024 | 170 | 185 см | от 14' | Субъек- | Ссыл. 3,5 с, Исп. 5 с | Плохо- | - | - |
С.5 Различие изображений по масштабу
Опорное (или рекомендованное) значение различия изображений по масштабу определяют следующим образом:
при стереоскопических презентациях на большом экране в небольшом зале - 5% или менее для искусственных изображений и 10% или менее для естественных изображений.
Условия эксперимента, примененные в [19], [11], приведены в таблице С.4.
Примечание - Степень различия изображений по масштабу выражают в процентах, как отношение разницы между размерами левого и правого изображений к размеру правого или левого изображения в зависимости от того, какое изображение больше.
Таблица С.4 - Условия эксперимента, примененные в ссылочных документах:
N ссылки | Тип дисплея | Разре- | Размер дисплея | Рас- | Разница между верген- | Пока- | Продол- | Экспери- | Яркость дисплея | Яркость цели |
[19] | ТВЧ (HDTV) | 160 дюймов | 3Н (597 см) | от 0,3 | Субъек- | Ссыл. 10 с, Исп. 10 с | - | - | - | |
[11] | ЖК дисплей | 1024 | 170 | 185 см | от 14' | Субъек- | Ссыл. 3,5 с, Исп. 5 с | Плохо- | - | - |
С.6 Различие изображений по яркости
Опорное (или рекомендованное) значение для коэффициента различия изображений по яркости определяют следующим образом:
при стереоскопических презентациях на большом экране в небольшом зале - 50% или менее. См. [2] и [11].
Примечание - Степень различия изображений по яркости выражают в процентах как отношение разности яркостей левого и правого изображений к яркости правого или левого изображения в зависимости от того, какое из изображений ярче.
Различие изображений по яркости при стереоскопической презентации рассчитывают следующим образом:
где
Примечание - Локальная разница яркости, вызванная различием в видимом затенении левого и правого изображений, может восприниматься как блеск и не вызывать дискомфорт, что описано в [11], раздел 2.3.
Условия эксперимента, примененные в [2], [11], приведены в таблице С.5.
Таблица С.5 - Условия эксперимента, примененные в ссылочных документах:
N ссылки | Тип дис- | Разре- | Размер дисплея | Рас- | Разница между верген- | Пока- | Продол- | Экспери- | Яркость дисплея | Яркость цели |
[11] | ЖК дис- | 1024 | 170 | 185 см | от 14' | Субъек- | Ссыл. 10 с, Исп. 10 с | Плохо- | - | - |
[2] | Проек- | 150 | 4,2 м | Субъек- | 12 с | - | - | - |
1 - соответствующая точка для правого и левого глаза; 2 - изображение для правого глаза; 3 - изображение для левого глаза; 4 - смоделированная виртуальная точка; 5 - левый глаз; 6 - правый глаз; 7 - соответствующая точка; 8 - соответствующая точка и ее пространственная близость
Рисунок C.2 - Пара соответствующих точек и их пространственная близость
С.7 Рассогласование аккомодации и конвергенции
С.7.1 Угол вергенции (сходимости/расходимости)
Угол вергенции - угол между зрительными осями левого и правого глаза, который выражают в виде:
где
С.7.2 Геометрия рассогласования аккомодации и конвергенции
Соответствующая точка изображения, имеющая определенную горизонтальную диспаратность относительно поверхности стереоскопического дисплея, имитирует точку, которая находится либо перед, либо позади поверхности дисплея. Например, на рисунке C.4 точка P, имеющая горизонтальную диспаратность (
Рисунок C.3 - Угол конвергенции | 1 - экран Рисунок C.4 - Бинокулярная диспаратность и рассогласование аккомодации и конвергенции | |||
Имитируемое положение объекта наблюдения стереоскопического изображения, имеющего определенную горизонтальную диспаратность, находится либо перед, либо за поверхностью стереоскопического дисплея. В этом случае поступает противоречивая информация о расстоянии со стороны аккомодации и конвергенции. Например, для точки
___________________
* Текст документа соответствует оригиналу. - .
С.7.3 Состояние дискомфорта при рассогласовании аккомодации и конвергенции
В некоторых исследованиях приведены субъективные оценки утомления и дискомфорта глаз для случаев, когда разность расстояний до объекта за счет аккомодации и конвергенции увеличивается до некоторой степени. См. [3], [5], [10]. В этих исследованиях изменяли разность расстояний за счет аккомодации и конвергенции путем изменения горизонтальной диспаратности или изменения входного сигнала для конвергенции относительно поверхности стереоскопического дисплея, на котором информация о расстоянии для аккомодации и конвергенции была согласована.
На графике зависимости расстояния за счет аккомодации от расстояния за счет конвергенции линия Дондерса представляет собой прямую линию, расположенную под углом 45°, на которой отображаются согласованные данные аккомодации и конвергенции. Зона комфорта Персиваля на этом графике занимает среднюю треть области, в которой информация о расстоянии за счет аккомодации и конвергенции обеспечивает четкое единое бинокулярное зрение. См. [2], [9], [14]. Несмотря на имеющиеся сообщения о влиянии расстояния наблюдения и длительности просмотра на возникновение дискомфорта [9] воздействие временного изменения рассогласования аккомодации и конвергенции, выходящих за пределы комфортной зоны, остается неясным. Учитывая данные, приведенные в литературных источниках, предполагают, что при стереоскопических презентациях на настольном мониторе, на большом дисплее в домашних условиях и на большом экране в небольшом зале горизонтальная диспаратность находится в пределах ±1° [20].
Условия экспериментов, примененные в [3], [5], [10], [12], [17] и [22], приведены в таблице С.6.
1 - линия Дондерса; 2 - зона бинокулярного зрения; 3 - комфортная зона Персиваля; X - входной сигнал вергенции (D); Y - входной сигнал аккомодации (D)
Рисунок C.5 - Линия Дондерса и зона комфорта Персиваля
C.7.4 Другие сопутствующие факторы
Существует диапазон диспаратности, относящийся к сетчатке левого и правого глаз, в пределах которого два изображения сливаются и воспринимаются как единое целое. Этот диапазон называют фузионной зоной Панума. За пределами этой зоны изображения воспринимают как раздвоенные, что также может быть причиной утомления и дискомфорта глаз, особенно если раздвоенные изображения при просмотре стереоскопических изображений возникают часто. Диапазон, выраженный в виде хорды, зависит от различных факторов, например, характеристик изображений (пространственно-
Таблица С.6 - Условия эксперимента, примененные в ссылочных документах:
N ссылки | Тип дисплея | Разре- | Размер дисплея | Рас- | Разница между вергенцией и аккомо- | Показатели | Продолжи- | Экспери- | Яркость дисплея | Яркость цели |
[3] | ТВЧ (HDTV), главный ЭЛТ- | TB4 (HDTV) | 32 дюйма | 1,2 м (3Н) | были подготовлены 8 условий на основе соотношения индиви- | Относи- | Субъективная балльная оценка после приблизи- | - | - | - |
[10] | 921600 пикс. | 10,4 дюйма | 0,5 м | ±0,5° | Аккомода- | 80 с на сеанс | - | - | 4, 40, 8 кд/м | |
[5] | Волюмет- | 1920 | 22,2 дюйма | 31,1; 39,4; 53,6 см (3,21; 2,54; 1,87°) | 0; ±0,33; ±0,67; ±1,33° | Зрительная функция | Переменная (не менее 6 мин приблизи- | - | - | - |
[5] | Волюмет- | 3840 | 22,2 дюйма | 31,1; 39,4; 53,6 см (3,21; 2,54; 1,87°) | 0; ±0,33; ±0,67; ±1,33° | Зрительная функция | Переменная (не менее 10 мин приблизи- | - | - | - |
[5] | Волюмет- | 1600 | 22,2 дюйма | 31,1; 39,4; 53,6 см (3,21; 2,54; 1,87°) | 0; ±0,33; ±0,67; ±1,33° | Психомет- | Переменная (не менее 15 мин приблизи- | Плохо- | - | - |
[5] | Волюмет- | 1920 | 22,2 дюйма | 31,1; 39,4; 53,6 см (3,21; 2,54; 1,87°) | 0; ±0,33; ±0,67; ±1,33° | Субъектив- | 5,6 с на испытание (всего около 90 мин 45 мин | - | - | - |
[17] | ЭЛТ (CRT) | 1600 | 22,2 дюйма (для каждого глаза) | - | Комбинация (0,25; 0,4; 0,77; 10 м) для вергенции и фокуса | Субъектив- | 30 мин (20 мин испытания +10 мин сравни- | - | - | Средняя простран- |
[17] | ЭЛТ (СРТ) | 1600 | 22,2 дюйма (для каждого глаза) | - | Комбинация (0,3; 0,77; 1,11; 2,0; 10, инф.м) для вергенции и (0,4; 0,77; 10) для фокуса | Субъектив- | По 2 мин | - | - | Средняя простран- |
[22] | ТВЧ (HDTV) | 1920 | 28 дюймов | 108 см (3Н) | 0; ±0,82; ±1,36; ±1,90° | Субъектив- | После 1 ч наблюдения | - | - | - |
[12] | Наголов- | - | - | 2 м; 33,75° | - | Субъектив- | По 20 мин | - | - | - |
[12] | ТВ (TV) | - | 14 дюймов | 60 см | - | Субъектив- | По 20 мин | - | - | - |
[12] | Наголов- | - | - | 2 м; 33,75° | - | Субъектив- | По 20 мин | - | - | - |
[12] | ТВ (TV) | - | 20 дюймов | 60 см | - | Субъектив- | По 20 мин | - | - | - |
[12] | Экран с дрожа- | - | 90 дюймов | 2,3 м | - | Субъектив- | После приблизи- | - | - | - |
[12] | Экран с техно- | - | 90 дюймов | 2,0 м | - | Субъектив- | После 140 мин наблюдения | - | На белом поле яркость – 100 кд/м | - |
[12] | Экран с ЖК дисплеем | - | 90 дюймов | 2,0 м | - | Субъектив- | После 140 мин наблюдения | - | - | - |
Приложение D
(справочное)
Другие факторы, которые следует учитывать при стереоскопической презентации
D.1 Временная асинхрония изображений
При нарушении временной синхронности двух используемых стереоскопических изображений зрители могут испытывать дискомфорт по указанным ниже причинам.
Отображение левого и правого изображений кадров, которые предназначены для одновременного представления, на временном стереоскопическом дисплее с чересстрочной разверткой может стать причиной временной асинхронии левого и правого изображений. В этом случае объекты наблюдения, которые движутся на изображениях в боковых направлениях, вследствие псевдопараллакса зритель может воспринимать иначе, чем они первоначально смоделированы. Существенный псевдопараллакс может превышать границы вергенции (см. 5.6). Визуальное движение, отличное от бокового, может вызвать такие геометрические различия, как вертикальное смещение (см. С.3), вращательное смещение (см. С.4) или различия по масштабу (см. С.5). Большие временные изменения в стереоскопических изображениях усиливают эффект временной асинхронии.
Стереоскопические изображения, которые должны оставаться синхронными, следует отображать одновременно на стереоскопических дисплеях или с максимально уменьшенной временной асинхронией. Однако такой подход неприменим в случаях, если временную синхронность регулируют с учетом рабочих характеристик стереоскопических дисплеев.
Если два дисплея для левого и правого стереоскопических изображений работают независимо, как, например, в случае стереоскопического проецирования с использованием двух проекторов, индивидуальные различия в рабочих характеристиках двух устройств отображения могут вызвать временную асинхронию отображения левого и правого изображений. В этом случае асинхрония может стать причиной возникновения различных факторов, описанных в 5.2 и 5.3. Выбор двух дисплеев с практически одинаковыми временными характеристиками и/или их электронная синхронизация позволяют поддерживать максимально возможную временную синхронность при стереоскопической презентации.
D.2 Болезнь движения, вызываемая визуальным восприятием движения
Болезнь движения, вызываемую визуальным восприятием движения, могут вызывать стереоскопические изображения, содержащие движения глазного яблока и/или другие визуальные движения, охватывающие большую площадь стереоскопического дисплея. Появление болезни движения, вызываемой визуальным восприятием движения, часто объясняют несоответствием таких сенсорных сигналов, как зрительные, вестибулярные, проприоцептивные ощущения и т.д., образцам и сигналам центральной нервной системы. Болезнь движения, вызываемая визуальным восприятием движения, зависит от различных факторов, связанных с восприимчивостью человека, к которым относят возраст, пол, привычки и утомление, а также психологическое состояние и условия наблюдения. Хотя болезнь движения, вызываемая визуальным восприятием движения, при просмотре традиционных двухмерных изображений широко известна, научные знания в этой области ограничены. Таким образом, необходимы дополнительные исследования, особенно в части стереоскопических трехмерных изображений.
Виды движений глазного яблока можно классифицировать по аналогии с движениями тела: вращение и линейное перемещение вдоль горизонтальной, вертикальной и перпендикулярной к ним оси. Движущиеся изображения описывают с учетом видов движений камеры (см. рисунок D.1): вращение и наезд (вращение и перемещение вдоль оси, перпендикулярной к горизонтальной и вертикальной), наклон и отслеживание (вращение и перемещение вдоль горизонтальной оси), панорамное и вертикальное движения (вращение и перемещение вдоль вертикальной оси).
1 - вращение; 2 - ось; 3 - наезд; 4 - наклон; 5 - отслеживание; 6 - ось; 7 - панорамное движение; 8 - ось; 9 - вертикальное движение
Рисунок D.1 - Виды движений камеры, которые вызывают движения глазного яблока
Влияние вращения вокруг горизонтальной, вертикальной и перпендикулярной к ним оси на болезнь движения, вызываемую визуальным восприятием движения, было изучено с помощью субъективных балльных оценок, электрогастрограмм и других физиологических показателей при использовании вращающегося барабана и движущихся изображений на большом экране. Однако полученные данные недостаточны для получения оценки.
Приложение E
(справочное)
Пример оценки применимости и соответствия
E.1 Общие положения
В данном приложении приведен пример контрольного листа (см. таблицу Е.1), который используют для определения применимости факторов, описанных в настоящем стандарте. Контрольный лист используют при разработке продукции и для оценки конечной продукции. В контрольном листе последовательно приведены все соответствующие факторы из 5.3, 5.4.1 и 5.6. Описанная процедура приведена в качестве руководства, а не универсального комплексного процесса, который заменяет стандарт. Контрольный лист является основой для определения применимости факторов, их оценки; его используют как перечень, в котором описан порядок проведения оценки всех применимых факторов. В контрольном листе предусмотрен столбец "Примечания", где приводят описание используемого метода(ов).
E.2 Перечень позиций для оценки
- Вертикальное смещение изображений (5.3.1).
- Вращательное смещение изображений (5.3.2).
- Различие изображений по масштабу (5.3.3).
- Различие изображений по яркости (5.4.1).
- Рассогласование аккомодации и конвергенции (5.6).
E.3 Использование контрольного листа
Номера пунктов, названия и/или общее описание факторов, подлежащих оценке, приводят в первых двух столбцах таблицы Е.1. Третий столбец используют для указания применимости фактора в каждом пункте/подпункте. Если фактор неприменим, в четвертом столбце приводят краткое описание причин. Если фактор применим, его необходимо оценить и указать способ оценки в четвертом столбце.
Таблица Е.1 - Пример контрольного листа
Пункт/подпункт настоящего стандарта | Приме- | Оценка | |
Да/Нет | Примечание | ||
5.3 | Геометрические различия изображений | ||
5.3.1 | Вертикальное смещение изображений | ||
Для числовых критериев, используемых в качестве опорных значений для вертикального смещения при стереоскопической презентации, следует обратиться к С.3 | |||
5.3.2 Вращательное смещение изображений | |||
Для числовых критериев, используемых в качестве опорных значений для вращательного смещения при стереоскопической презентации, следует обратиться к С.4. | |||
5.3.3 Различие изображений по масштабу | |||
Для числовых критериев, используемых в качестве опорных значений для различия изображений по масштабу при стереоскопической презентации, следует обратиться к С.5. | |||
5.4 | Фотометрические различия изображений | ||
5.4.1 | Различие изображений по яркости | ||
Для числовых критериев, используемых в качестве опорных значений для различия изображений по яркости при стереоскопической презентации, следует обратиться к С.6. | |||
5.6 Рассогласование аккомодации и конвергенции | |||
Возможное влияние диспаратности на визуальную усталость и дискомфорт описано в С.7, в котором приведены числовые ссылочные значения. | |||
Приложение ДА
(справочное)
Сведения о соответствии ссылочного международного стандарта национальному стандарту
Таблица ДА.1
Обозначение ссылочного международного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта |
ISO 9241-303:2008 | IDТ | ГОСТ Р ИСО 9241-303-2012 "Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 303. Требования к электронным видеодисплеям" |
Примечание - В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандарта: | ||
Библиография
[1] | Bando T., Iijima A., Yano S. Visual fatigue caused by stereoscopic images and the search for the requirement to prevent them: A Review. Displays. 2012, 33 (2), pp.76-83 |
[2] | Beldie I.P., Kost B. (1991). Luminance asymmetry in stereo TV images. Proc. SPIE Stereoscopic, Displays and Applications II, 1457, 242-247. |
[3] | Emoto M., Niida T., Okano F. Repeated Vergence Adaptation Causes the Decline of Visual Functions in Watching Stereoscopic Television. Journal of Display Technology. 2005, 1 (2) pp.328-340 |
[4] | Emoto M., Nojiri Y., Okano F. Changes in fusional vergence limit and its hysteresis after viewing stereoscopic TV. Displays. 2004, 25 (3-4) pp.67-76 |
[5] | Hoffman, D. M., Girshick, A. R., Akeley, K., & Banks, M. S. (2008). Vergence-accommodation conflicts hinder visual performance and cause visual fatigue. Journal of Vision, 8(3), 33. 1-30. |
[6] | ISO/TR 9241 331:2012, Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 331: Оптические характеристики автостереоскопических дисплеев |
[7] | ISO 9241 305:2008, Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 305: Оптические лабораторные методы испытания электронных видеодисплеев |
[8] | ITU-R. (2000). Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures. ITU-R BT. 500-10. |
[9] | ITU-R. (2009). Features of three-dimensional television video systems for broadcasting. ITU-R Report BT. 2160. |
[10] | Iwasaki T., Tawara A., Miyake N. Reduction of asthenopia related to accommodative relaxation by means of far point stimuli. Acta Ophthalmol. Scand. 2005, 83 (1) pp.81-88 |
[11] | Kooi F.L., Toet A. Visual comfort of binocular and 3D displays. Displays. 2004, 25 (3-4) pp.99-108 |
[12] | Kuze J., Ukai K. Subjective evaluation of visual fatigue caused by motion images. Displays. 2008, 29 (2) pp.159-166 |
[13] | Lambooij M., Fortuin M., IJsselsteijn W.A., Heyndrickx I. Measuring visual discomfort associated with с 3D displays. Proc. SPIE. 2009, 723772370K-1-12 |
[14] | MacLachlan C, Howland H.C. Normal values and standard deviations for pupil diameter and interpupillary distance in subjects aged 1 month to 19 years. Ophthalmic Physiol. Opt. 2002, ?22 (3) pp.175-182 |
[15] | Patterson R., Silzars A. Immersive stereo displays, intuitive reasoning и cognitive engineering. J. Soc. Inf. Disp. 2009, 17 (5) pp. 443-448 |
[16] | |
[17] | Shibata, T., Kim, J., Hoffman, D. M., & Banks, M. S. (2011). The zone of comfort: Predicting visual discomfort with stereo displays. Journal of Vision, 11(8), 11. 1-29 |
[18] | Speranza F., Tam W.J., Renaud R. Effect of disparity and motion on visual comfort of stereoscopic images. Proc. SPIE. 2006, 605560550B-1-10 |
[19] | Yamanoue H., Nagayama M., Bitou M., Tanada J., Motoki T., Mituhashi T. et al. Tolerance for geometrical distortions between L/R images in 3D-HDTV Syst. Comput. Jpn. 1998, 29 (5) pp.37-48 |
[20] | Tam W.J., Speranza F., Yano S., Shimono K., Ono H. Stereoscopic 3D-TV: visual comfort. IEEE Trans. Broadcast. 2011, 57 (2) pp.335-346 |
[21] | Ukai K., Howarth P.A. Visual fatigue caused by viewing stereoscopic motion images: Background, theories и observations. Displays. 2008, 29 (2) pp.106-116 |
[22] | Yano S., Emoto M., Mitsuhashi T. Two factors in visual fatigue caused by stereoscopic HDTV images. Displays. 2004, 25 (4) pp.141-150 |
[23] | Dodgson N.A. Variation and extrema of human interpupillary distance. Proc. SPIE. 2004, 5291 pp.36-46 |
[24] | Woods A. Crosstalk in stereoscopic displays: a review. J. Electron. Imaging. 2012, 21 (4) p.040902 |
[25] | Tsirlin I., Wilcox L.M., Alison R.S. The effect of crosstalk on the perceived depth from disparity and monocular occlusions. IEEE Trans. Broadcast. 2011, 57 (2) pp. 445-453 |
[26] | Yuuki A., Uehara S., Taira K., Hamagishi G., Izumi K., Nomura T. et al. Influence of 3-D cross-talk on qualified viewing spaces in two- and multi-view autostereoscopic displays. Journal of SID. 2010, 18 (7) pp.483-493 |
[27] | Chen L. Investigation of crosstalk in a 2-view 3D display. SID Symposium Digest of Technical Papers. 2008, 39(1), 1138-1141 |
[28] | Pastoor S. Human factors of 3D imaging: Results of recent research at Heinrich-Hertz-Institut Berlin. Proc. 1995, IDW'95, 69-72 |
[29] | ISO 9241-302, Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 302: Терминология для электронных визуальных дисплеев |
[30] | Hartley R., Zisserman A. Multiple view geometry in computer vision. 2004 |
УДК 004.923 | ОКС 13.180, 35.180 |
Ключевые слова: эргономика, взаимодействие человек-система, стереоскопические изображения, стереопсис, геометрические различия изображений, фотометрические различия изображений, снижение утомления глаз | |
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2020
