光环境对使用VDT观看动态视频的视觉感受影响.pdf

文章编号：1002-2082(2024)02-0262-14光环境对使用 VDT 观看动态视频的视觉感受影响张涛1,2（1.复旦大学工程与应用技术研究院，上海200433；2.复旦大学电光源研究所，上海200433）摘摘 要：要：在室内使用视觉显示终端（visualdisplayterminal,VDT）观看视频的场景中，VDT 屏外背景光可以降低屏幕内外明暗对比产生的不适，同时光的颜色与亮度属性会影响人的视觉感受。本研究探索室内光环境对 VDT 观看动态视频的视觉感受影响，以营造能够提升视觉感受的VDT 观影光环境。基于心理物理学方法进行人因工程实验，室内光环境以光的颜色/色温和亮度属性作为自变量：实验一设置 3 种彩光颜色与 3 种白光色温条件，实验二设置 8 种亮度条件。视频材料根据自定义动态程度分为高动态度影片和低动态度影片，测量受试者在不同光环境条件下使用 VDT 观看视频的视觉感受。研究发现，彩光更被偏好，相比白光具有更低疲劳度、更高舒适度及其他视觉感受，其中绿光照明条件下最舒适；背景亮度在 9cd/m230cd/m2内最为偏好，视觉感受最佳亮度范围为16cd/m254cd/m2，包括较低的疲劳度、较高的舒适度、氛围、显示屏颜色显示质量，超过 330cd/m2时视觉感受最差。实验结论为室内光环境对人视觉感受的影响研究提供了参考，为提升 VDT 观看动态视频视觉感受用途的照明设计提供了现实的指导建议。关键词：关键词：视觉显示终端；光环境；颜色；亮度；视觉感受中图分类号：TM923文献标志码：ADOI：10.5768/JAO202445.0209003Effect of light environment on visual perception of dynamic video viewing with VDTZHANGTao1,2（1.AcademyforEngineering&Technology,FudanUniversity,Shanghai200433,China；2.DepartmentofLightSourcesandIlluminatingEngineering,FudanUniversity,Shanghai200433,China）Abstract：In indoor video viewing scenarios using visual display terminal(VDT),the VDT off-screenbackgroundlightcanreducethediscomfortcausedbythecontrastbetweenlightanddarkinsideandoutsidethescreen,andthecoloraswellasluminancepropertiesoflightwillaffectvisualperceptionofpeople.TheeffectofindoorlightenvironmentonthevisualperceptionofdynamicvideoviewingwithVDTwasexplored,so as to create a VDT viewing light environment that can improve visual perception.The human factorengineeringexperimentswerecarriedoutbasedonpsychophysicalmethod,andtheindoorlightenvironmenttookthecolor/colortemperatureandluminanceofthelightasindependentvariables.Inexperiment1,3kindsofcolorcolorsand3kindsofwhitecolortemperatureswereset.Inexperiment2,8kindsofluminanceconditions were set,the video materials were categorized as high-dynamic video and low-dynamic videoaccordingtodynamiclevel,andthevisualperceptionofthesubjectswatchingthevideousingVDTunderdifferentlightenvironmentconditionswasmeasured.Theresultsshowthatthecoloredlightispreferred,whichconductslowerfatigue,highercomfortandothervisualfeelingsthanwhitelight,amongwhichthegreenlightisthemostcomfortablecondition.Theluminancerangeof9cd/m230cd/m2isthemostpreferred,the condition range with best visual perception is 16 cd/m254 cd/m2,conducting lower fatigue,higher收稿日期：2023-09-08；修回日期：2023-12-13基金项目：上海市科技创新行动计划（21DZ2292600）作者简介：张涛（1997），男，硕士，主要从事光环境评价与照明设计研究。E-mail：第45卷第2期应用光学Vol.45No.22024年3月JournalofAppliedOpticsMar.2024comfort,atmosphereanddisplaycolorquality,andvisualperceptionisworstwhentheluminanceexceeds330cd/m2.Theexperimentalresultsprovideareferenceforthestudyoftheeffectofindoorlightenvironmentonhumanvisualperception,andprovidepracticalguidanceandsuggestionsforlightingdesignforimprovingvisualperceptionofdynamicvideoviewingwithVDT.Key words：visualdisplayterminal；lightenvironment；color；luminance；visualperception引言室内观影是一项重要的娱乐活动，人们会在客厅、卧室、车舱、船舱、机室、胶囊旅馆等室内使用视觉显示终端（visualdisplayterminal，VDT）观看视频。除了休闲娱乐活动以外，视频剪辑、审核工作人员等影视工作者也会在工作场景长时间使用VDT 观看视频。不同于光环境在办公场景中的用途主要是为视觉作业提供可见度，观看视频时人眼注视的VDT 本身也是一种光源，不需要周围环境光照亮显示内容，即使在黑暗环境中人也可以看清屏幕1，但黑暗环境中观看 VDT 会导致更多视疲劳2-3与不适4，这是因为观看 VDT 时人眼注视区域在屏幕内外之间经常来回切换，当从较亮区域看向较暗区域或从较暗区域看向较亮区域时，眼球运动以瞬时适应新的亮度水平，此时人类视觉系统迅速调节其灵敏度，当眼睛不能很好地适应看到的亮度水平时，视力就会下降，造成视觉不适5。不同于其他需要保持较好视力水平的 VDT 观看场景，如车舱导航、夜间移动电话、监控仪器、电子书阅读器等，在观影时较高的视力水平和视觉绩效要求不是必须的6，因此观影光环境的意义主要是提升视觉舒适、降低视觉疲劳。若周围环境光过亮（远亮于显示屏）会造成眩光或不适7，屏幕上容易产生高亮反射和光线干扰8，降低观看VDT 的视力水平9，甚至造成较高光照导致的显示屏图像褪色10。不合适的显示屏周围光环境对视觉功能的影响有：中心目标能见度降低（残疾眩光）、不适感（不适感眩光）、两个亮度水平来回注视导致的视网膜光瞬时适应7。此外环境不适当的照明会引起计算机视觉综合征（computervisionsyndrome，CVS），如眩晕和眼睛干涩11-12。因此VDT 观影应该选用合适的光环境。利用发光强度、颜色色温及光谱可调的 LED能够营造更舒适的 VDT 观影光环境。显示器厂商有一款能够产生背光的“Ambilight”平板电视显示器，它可以根据显示图像照亮显示器后方墙壁13，从而降低屏幕内外对比，提升观影氛围。视觉舒适会受到光环境色温、亮度及照度的影响14，有文献指出，色温和照度水平是影响人类感知的两个最重要的光的特征15。张敬怡等人研究指出，VDT 阅读中照明影响舒适度的因素特征重要性排序为：背景亮度、工作面照度、光源色温、屏幕亮度16。除了用色温表征的白光以外，LED 丰富的彩色照明还可以提升氛围感、丰富体验4，有一些有关彩色照明的研究发现，色亮度感知较高可以增加对眩光的容忍度，如绿光17，红色光具有更好的色彩识别性18，白色和橙色光对色彩辨别很好，蓝色和绿色光只发射窄光谱带分布的频率不利于颜色辨别19。作为参考研究，WEIRICHC等人设置红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、冷白、暖白、中等白光等颜色照明，探究了车内灯具颜色与偏好、情绪（欢乐、疲劳、注意力、放松感）之间的关系20。因此我们将亮度、颜色/色温作为光环境的主要控制变量。关于适合休闲或者工作的光环境，目前国际和国内有一些光环境标准21-23，但其中使用 VDT场景的光环境标准是用来规定显示屏作业场景，而观影不要求达到作业任务的高视觉绩效24，因此不能参考已有 VDT 作业的光环境标准。VDT 观影属于放松场景，参考相关研究，WANGQ 等人研究发现在 2000K100000K 内低色温（4500K）更舒适与被偏好25；ZENGY 等人研究发现 4000K比 6000K、10000K 具有更高舒适度26；在 VDT 观影研究中，HANL 等人发现暖光 3000K 下受试者的注视时间更短，表明暖光有助于降低疲劳27；IWANAMIT 等人设置 5000K 白光、暗室、低饱和 RGB、高饱和 GRB、低饱和 CMY 颜色条件，发现背景为 5000K 白光时最舒适，而高饱和 RGB 条件下舒适感最低、疲劳感最高4；HWANGT 等人研究设置 7 种光色（红、绿、蓝、黄、青、品红、白）和 3 种颜色纯度（20%、40%、60%）条件，发现60%的红、绿、品红、蓝以及 40%的红、绿光收到更多厌烦评价28。关于亮度或照度影响观看 VDT视频的视觉感受的研究中，DEMOORK 等人发现在 16.7cd/m21536cd/m2环境亮度条件与屏幕亮应用光学2024，45（2）张涛：光环境对使用 VDT 观看动态视频的视觉感受影响263度条件组合中，最低环境亮度 16.7cd/m2与最低屏幕亮度组合最舒适且疲劳程度最低29；REMP-ELAG 等人研究发现 0700lx 内环境照度显著影响偏好度30。此外，不同于传统研究的 VDT 观看材料为静止图片或固定场景，观看动态视频时，VDT 显示图像、亮度与颜色快速变化，增加了人们的健康风险，如光敏性癫痫31、视觉引起的晕动症32和视疲劳33，因此设置不同动态程度的视频作为观看材料，探究观看低动态程度视频与高动态度程度视频时保持良好视觉感受的光环境的区别，使结论更具有普适性。我们主要研究何种光环境对 VDT 观影场景起到积极作用，能够提升视觉舒适、主观偏好与观影氛围，并降低视觉疲劳。本研究侧重于比较几种彩光与不同色温条件下的观影视觉感受，并设置亮度条件区间考察亮度对观影视觉感受的影响。1 实验一1.1 实验场地与条件实验场地为封闭室内场地，如图 1 所示，2 个座椅并排，座椅后方、侧面安装了照明灯具，为5 通道LED（众持光电HD108）。17.3in（43.942cm）LCD 显示屏（艾冠JSJcw5）位于座椅中间的前方，2 人观看同一显示屏，显示屏设为标准显示模式，与受试者眼部高度差在 010cm 之间，观看距离为 75cm。0.40 m0.75 mLED灯LED灯LED灯观影者显示屏墙面图 1 实验一场地图（俯视图）Fig.1 Experiment 1 site setting(top view)不同色温条件的白光组选取较大色温范围，覆盖暖白光、中等白光以及冷白光，因此选取 3000K、5500K 以及 10000K。不同颜色条件的彩光组参考 IWANAMIT 等人的研究4，选取低饱和度的红色（red）、绿色（green）、青色（cyan）。所有色温及颜色条件见表1、图2，使用分光辐射照度计（KONICAMINOLTACL-500A）测量光谱，结果见图 3。表 1 光环境色温/颜色条件Table 1 Color/color temperature conditions颜色CIE1931XYZ色坐标峰值波长/nm主波长/nmcyan（0.20，0.21）460478green（0.28，0.44）523520red（0.48，0.27）62849710000K（0.28，0.27）4554705500K（0.33，0.32）4545543000K（0.42，0.37）6065900.8CIE 19315205405605806006205004804600.6y0.40.2000.10.21.04.03.02.52.0 1.5T/104 K0.30.40.50.60.70.8x图 2 颜色/色温条件的 CIE1931 XYZ 坐标Fig.2 Coordinates of color/color temperature conditions inCIE1931 XYZ1.00.80.60.40.20相对强度360410(a)彩光460510560610660710760波长/nmcyangreenred1.00.80.60.40.20相对强度360410(b)白光10 000 K5 500 K3 000 K460510560610660710760波长/nm图 3 颜色/色温条件光谱图Fig.3 Spectral curves of color/color temperature conditions264应用光学第45卷第2期本实验变量为颜色/色温，照明灯具的发光强度固定，其光环境照度与亮度为无关变量。使用辐射照度计置于 VDT 屏幕两端，测得屏幕照度为15lx；使用成像亮度计（KONICAMINOLTAPro-Metric）正对显示屏后方背景区域测量亮度，测得平均亮度为 8.83cd/m2。显示屏、照度计及亮度计实物图如图 4。250 mm410 mm75 mm75 mm(a)显示屏(正面)(b)显示屏(背面)(c)分光辐射照度计CL-500A(d)成像亮度计ProMetric图 4 实验设备Fig.4 Experimental equipment1.2 实验观看视频材料播放动态视频时显示屏亮度与颜色快速变化，视频每个像素点及整体的亮度与颜色快速变化，将这种变化速率定义为视频的动态度，将动态视频类型分为低动态度视频和高动态度视频。截取颜色与亮度快速变化的动作电影中的5min 动作场景片段作为高动态度视频，颜色与亮度变化较慢的剧情电影的 5min 聊天场景片段作为低动态度视频。使用 Python3 编写算法验证2 种截取视频自定义动态度的高低差异，原理如图 5。对两个视频片段进行每秒 1 帧采样，采样帧图像为（长度，宽度，RGB）的三维图片数据，而像素点数据由 RGB 空间储存，进行由 RGB 到 YUV 的颜色空间转换，独立出代表亮度的 Y 分量与代表颜色色度的 U、V 分量。对前后相邻每一秒帧画面 Y 进行差分，得到亮度变化量：Yn=Yn2Yn1（1）对前后相邻每一秒帧画面 U、V 计算欧氏距离，得到色度变化量：(UV)n=(Un2Un1)2(Vn2Vn1)2（2）前一秒帧后一秒帧RGB空间转换到YUV空间R1nG1nB1nR2nG2nB2nY1nU1nV1nY2nU2nV2n亮度差分色度差分Yn=Yn2Yn1(UV)n=(Un2Un1)2(Vn2Vn1)2图 5 视频动态度的定义算法Fig.5 Definition algorithm of dynamic level of videoY(UV)对动态视频中所有采样帧计算相邻秒帧的差分变化量，最后累加得到亮度总差分变化量和色度总差分变化量：Y=mn=1Yn（3）(UV)=mn=1(UV)n（4）Y(spixel)1（UV）(spixel)1总差分变化量除以差分的秒帧数及像素数，得到单位像素秒帧差分变化量与，如表 2，验证了截取视频符合自定义的低、高动态度分类。表 2 低、高动态度视频分析结果Table 2 Analysis results of low and high dynamic videos动态视频信息低动态度视频高动态度视频Resource动作电影的动作场景剧情电影的聊天场景Y6.831092.031010(UV)1.891096.37109Y(spixel)114.72180.85UV(spixel)14.0856.691.3 实验测量方法本研究 VDT 观影是一种放松活动，光环境在观影场景中的作用是保持更好的视觉感受，而不应用光学2024，45（2）张涛：光环境对使用 VDT 观看动态视频的视觉感受影响265是提高视觉绩效6，侯丹丹等人的光环境研究人体健康评价方法34中，视觉感受指视觉通道的成像信息对人体主观感受的影响，例如提高舒适、偏好以及降低视疲劳，用主观量表法测量。在本文所引用的14 篇视觉感受研究文献中，其中10 篇4-5,20,24-30均只使用主观量表评价法来测量视觉感受。本研究也设置不同主观量表作为视觉感受的测量方法。1）视觉疲劳度许多不适与视疲劳有关29。视觉疲劳通常发生在长时间的视觉活动后，以眼周疼痛、视力模糊或头痛为特征35。视觉疲劳量表（visualfatiguequestionnaire，VFQ）是由 KUZEJ 等36设计的评价主观视觉疲劳的问卷，在光环境研究中具有很好的适用度34。在 VFQ 量表 24 个问卷项中引用15 项作为本文视疲劳问卷：Q1 眼朦胧、Q2 干眼、Q3 眼进沙、Q4 眼痛、Q5 眼皮沉重、Q6 眼发热、Q7 眼流泪、Q8 聚焦困难、Q9 重影、Q10 眩晕、Q11 恶心反胃、Q12 眩晕、Q13 恶心反胃、Q14 太阳穴痛、Q15 头部后方痛，均为 7 级 Likert 量表，对应“非常不同意-不同意-稍不同意-中立-稍同意-同意-非常同意”。2）主观偏好度主观偏好度是人心理对光刺激的反应，在感知器官对照明的色调和亮度欣赏环境时，在先前经验、当前情绪和文化调节的初始反应基础上形成的高级心理反应25。使用主观问卷评价法测量主观偏好。主观偏好问卷包括对“是否偏好”的强迫选择以及偏好度 7 级 Likert 量表，其中偏好度量表7 级由 1 到 7，对应“非常不偏好-不偏好-稍不偏好-中立-稍偏好-偏好-非常偏好”。3）视觉舒适度及其他视觉感受视觉舒适代表了人对当前场景任务最直接、最明显的感受25。使用主观问卷评价法测量视觉舒适及其他视觉感受。问卷包括对“是否舒适”的强迫选择、视舒适度量表、显示屏颜色显示质量量表、照明自然度量表、氛围感量表，其中除了强迫选择外其他量表均为 7 级 Likert 量表，等级由3 到 3，代表从非常消极程度到非常积极程度。1.4 受试者信息与实验流程收到 10 名受试者的有效数据，5 名男性、5 名女性，年龄均在 23 岁43 岁之间，视力或矫正后视力正常，高中学历以上。本研究获得复旦大学伦理委员会审查批准（批准号：FE23072R）。受试者熟悉实验规则与流程之后开始实验，在每天固定时间段进行，步骤如图 6。实验过程中受试者不允许使用电子设备。实验颜色/色温条件按随机顺序遍历，每个颜色/色温条件之间相互独立。实验前向受试者强调根据视觉感受进行评分，消除视频内容的影响。开始实验介绍3 min3 min3 min休息暗适应开灯亮适应2 min5 min观影任务填写问卷关灯是否结束完成?图 6 实验流程Fig.6 Flow chart of experiment1.5 实验结果1）颜色对观看视频的视觉疲劳度的影响使用 SPSSStatistics（Version26.0）进行数据分析，计算皮尔逊相关系数（Pearsoncorrelationcoeffi-cient），发现 Q1Q15 中存在大量相关关系，可以降维，降维后较少的视疲劳项更易于分析。进行主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA），得到 KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）值为 0.834，Bartletts 检测的显著性 p 小于 0.001，表明适合使用 PCA 降维。降维结果中，第一主成分特征值8.099（总方差 53.994%），第二主成分特征值 2.379（总方差 15.859%），第三主成分特征值 1.514（总方差 10.093%），第四为 1.078（总方差 7.187%），第五主成分开始特征值小于 1 均舍弃，如图 7 碎石图，从第一到第四主成分所占总比例已经达到 87.132%。108642135780特征值123456789 10 1113 141215主成分数量特征值图 7 碎石图Fig.7 Scree plot用最大方差法旋转因子，通过成分矩阵得出每266应用光学第45卷第2期个主成分代表的疲劳度量表项。根据疲劳因子特征，第一主成分命名为眼睛与生理不适，第二主成分命名为干眼，第三主成分命名为眼痛，第四主成分命名为头痛。成功将原来的 15 个疲劳度问卷项减为 4 个主要成分。计算得到不同条件下各主成分及综合疲劳度的均值，见表 3、表 4。表 3 颜色/色温条件下疲劳度主成分均值（低动态度视频）Table 3 Mean value of principal component of fatigue under color/color temperature conditions(low-dynamic video)主成分（均值）主成分1主成分2主成分3主成分4综合排名cyan0.3580.2790.0910.1290.1922green0.3160.0440.4870.0790.1255red0.5550.1930.1120.3900.398110000K0.0840.5380.3050.0310.11745500K0.0650.0530.5840.1160.02733000K0.9840.1361.2300.2530.7486表 4 颜色/色温条件下疲劳度主成分均值（高动态度视频）Table 4 Mean value of principal component of fatigue under color/color temperature conditions(high-dynamic video)主成分（均值）主成分1主成分2主成分3主成分4综合排名cyan0.5410.2150.2800.3530.4361green0.2260.1010.4970.1130.1892red0.0680.6800.1460.5930.016410000K0.1090.5270.0370.2640.18165500K0.0950.0400.5070.1860.12633000K0.1490.1710.2990.2760.0735相比白光，观看 VDT 视频时彩光照明条件下综合疲劳度更低，其中 cyan 和 red 综合疲劳度更低，如图 8。观看 2 种不同动态程度类型的视频，疲劳度随着照明颜色/色温变化的趋势总体相同。相比白光，在彩光照明下第一、第三及第四主成分均更低，如图 9。1.00.500.51.0综合疲劳值颜色/色温低动态度电影高动态度电影彩色光白光cyangreenred10 000 K 5 500 K 3 000 K图 8 颜色/色温条件的综合疲劳度Fig.8 Comprehensive fatigue under color/color temper-ature conditions2）颜色对主观偏好度的影响对“是否偏好”的强迫选择中报告偏好的受试者进行占比统计，发现更多人观影时偏好彩光照明，其中偏好 green 颜色照明的人数最多，如图 10。1.51.00.500.51.0疲劳程度主成分 1主成分 2主成分 3主成分 4主成分 5主成分(a)疲劳度主成分(低动态度视频)1.00.500.51.0疲劳程度主成分 1主成分 2主成分 3主成分 4主成分 5主成分(b)疲劳度主成分(高动态度视频)cyangreenred10 000 K5 500 K3 000 K图 9 颜色/色温条件的疲劳度主成分Fig.9 Principal component of fatigue under color/colortemperature conditions应用光学2024，45（2）张涛：光环境对使用 VDT 观看动态视频的视觉感受影响267将偏好度数据分为彩光组和白光组，2 种数据均能通过方差齐次性检验，进行单变量方差分析（one-wayANOVA），计算效应量 Cohensd37，以Cohen 提出的效应量强弱大小为标准38。光色种类（彩光、白光）显著影响主观偏好度（p低动态度0.001，p高动态度=0.043），彩色组与白光组的偏好程度存在显著差异，如表 5。观看 VDT 视频时受试者对彩光照明的主观偏好显著更高。表 5 彩光和白光成对比较的显著值 p、效应量 Cohens d等（若 p 0.05，则加粗标记）Table 5 Significance value p and effect size Cohens d forcomparison of colored and white lighting pairs(ifp 70%），且第三主成分特征值过小（1），所以第三主成分及之后的主成分应该被淘汰掉，如图 18 碎石图。11108642013579特征值123456789 10 1113 141215主成分数量特征值图 18 碎石图Fig.18 Scree plotPCA 结果中根据载荷因子特征，将第一主成分命名为眼干与眼痛，第二主成分命名为眼疲劳与生理不适，成功将原来 15 个项减少为 2 个主要成分。计算亮度条件下各主成分及综合疲劳度均值，如表 6、表 7。表 6 亮度条件下疲劳度主成分的均值（低动态度视频）Table 6 Mean value of principal component of fatigue un-der luminance conditions(low-dynamic video)主成分（均值）/(cdm2)主成分1主成分2综合综合排名90.8722.9851.1185161.2683.2931.5041301.0612.9651.2834541.1883.2111.42321001.1832.8901.38231800.2970.2770.29563001.5223.8641.79576002.4596.7532.9598表 7 亮度条件下疲劳度主成分的均值（高动态度视频）Table 7 Mean value of principal component of fatigue un-der luminance conditions(high-dynamic video)主成分（均值）/(cdm2)主成分1主成分2综合综合排名90.4690.9410.5245161.0802.4401.2383301.0922.9331.3062541.1672.9111.37011000.5811.0310.63341800.7982.1390.95463301.9865.0512.34376002.8997.5163.4368观看低动态度视频时 16cd/m2100cd/m2内综合疲劳度最低，观看高动态度视频时16cd/m254cd/m2内最低，如图 19。相同亮度条件下，观看高动态度视频的综合疲劳度高于低动态度视频，但随亮度变化的疲劳程度变化趋势相同。第一、第二主成分与综合疲劳度因子根据亮度变化的趋势基本相同，第二主成分相比第一主成分对亮度变化更敏感，如图 20。4321021综合疲劳值亮度/(cdm2)低动态度电影高动态度电影不易疲劳易疲劳9163054100180600330图 19 亮度条件下的综合疲劳度Fig.19 Comprehensive fatigue under luminance conditions270应用光学第45卷第2期2）背景亮度对主观偏好度的影响根据对“是否偏好”的强迫选择，偏好 9cd/m230cd/m2条件的受试者最多，如图 21。观看低动态度视频时偏好人数高于高动态度视频。100806040020偏好占比/%亮度/(cdm2)9163054100180600330低动态度电影高动态度电影图 21 亮度条件下的偏好占比Fig.21 Proportion of preference under luminance con-ditions9cd/m230cd/m2内观看视频的偏好程度均在“中立”以上，如图 22。观看低动态度视频时亮度超过 100cd/m2后偏好度明显下降，而观看高动态度视频时超过 54cd/m2后明显下降。根据对亮度条件是否偏好以及偏好程度，将 9cd/m2600cd/m2分为 3 个组别，9cd/m2、16cd/m2、30cd/m2为偏好亮度组，54cd/m2、100cd/m2为中立亮度组，180cd/m2、330cd/m2、600cd/m2为不偏好亮度组。3 个亮度组的偏好度数据不满足齐次性检验，进行独立样本非参数检验，使用 Kruskal-Wallis 检验方法，发现背景亮度显著影响偏好度（p低动态度0.001，p高动态度0.001），如图 23。进一步成对比较发现，不偏好亮度组与中立亮度组、不偏好亮度组与偏好亮度组均存在显著差异，计算效应量Cohensd37，如表 8，9cd/m2100cd/m2内偏好度显著更高。亮度/(cdm2)9163054100180600330低动态度电影高动态度电影7642135中立非常不偏好非常偏好图 22 亮度条件下的偏好度Fig.22 Preference under luminance conditions876421350中立非常不偏好非常偏好亮度/(cdm2)低动态度电影高动态度电影偏好亮度不偏好亮度中立亮度9163054180600330100图 23 不同亮度组的偏好程度Fig.23 Preference of different luminance groups3）背景亮度对舒适度及其他主观感受的影响根据“是否分心”的强迫选择，发现在 16cd/m230cd/m2观看 VDT 视频，没有或只有极少受试者报告产生分心情况；超过 100cd/m2时有 50%以上的受试者产生分心，如图 24。分心程度曲线与是否分心曲线趋势一致，亮度低于 100cd/m2时，分心程度较低都在中立水平以下，如图 25。根据对“是否舒适”的强迫选择，在 9cd/m254cd/m2内超过（含）70%的受试者感到舒适，超过100cd/m2时不到一半受试者感到舒适，超过 330cd/m2时没有受试者感到舒适，如图 26。10505疲劳程度主成分 1主成分 2主成分 3主成分(a)疲劳度主成分(低动态度视频)10505疲劳程度主成分 1主成分 2主成分 3主成分(b)疲劳度主成分(高动态度视频)16 cd/m29 cd/m230 cd/m254 cd/m2100 cd/m2180 cd/m2300 cd/m2600 cd/m2图 20 亮度条件下的疲劳度主成分Fig.20 Principal component of fatigue under luminance conditions应用光学2024，45（2）张涛：光环境对使用 VDT 观看动态视频的视觉感受影响271舒适相关视觉感受包括舒适度评价、观影氛围评价、屏幕颜色显示质量评价、紧张-放松程度评价，随亮度变化的趋势基本相同，如图 27，且当背景亮度超过 180cd/m2时，舒适度、观影氛围、颜色显示质量以及放松程度水平均为负值，观看 VDT视频时，此亮度条件会使人产生消极视觉感受评价。5432102143消极积极舒适度氛围感颜色显示质量 放松程度心理视觉感受(a)观看低动态度视频的视觉感受9 cd/m216 cd/m230 cd/m254 cd/m2100 cd/m2180 cd/m2330 cd/m2600 cd/m25432102143消极积极舒适度氛围感颜色显示质量 放松程度心理视觉感受(b)观看高动态度视频的视觉感受9 cd/m216 cd/m230 cd/m254 cd/m2100 cd/m2180 cd/m2330 cd/m2600 cd/m2图 27 亮度条件下的舒适度及其他视觉感受Fig.27 Comfort and other visual perception factors underluminance conditions观看高动态度视频时，当亮度超过 54cd/m2，舒适度、观影氛围以及放松程度水平均变为负，而观看低动态度视频时，视觉感受变为负值的亮度临界值为 100cd/m2。3 结论论文主要研究使用 VDT 观影时，何种光环境能够提升视觉感受，提升视觉舒适、主观偏好与观表 8 3 个亮度组别两两比较的显著值 p、效应量 Cohens d 等（若 p 0.05，则加粗标记）Table 8 Significance value p and effect size Cohens d for pairwise comparison of three luminance groups(if p 256cd/m2）产生的视疲劳更低”的结果相同29。观看两种不同动态程度视频时，视觉感受随亮度变化的趋势基本相同，人们观看高动态度视频时对亮度条件更加“挑剔”；且亮度升高时视觉感受变差的临界亮度不同，观看低、高动态度视频的临界亮度分别为 100cd/m2与 54cd/m2，如图 29。观看高动态程度电影观看低动态程度电影9 cd/m216 cd/m230 cd/m254 cd/m2100 cd/m2180 cd/m2330 cd/m2600 cd/m2图 29 亮度光环境推荐Fig.29 Recommended luminance range in light environ-ment本研究最终得到了观看 VDT 动态视频时，光环境的颜色/色温及亮度对视觉感受影响的结论，从颜色/色温、亮度两个光环境维度推荐了各视觉感受最佳的观影光环境，为光环境对人室内观影的视觉感受影响研究提供了参考，为休闲娱乐场所及室内照明设计提供了现实的指导建议，也为影视工作者的工作光环境设置提供了建议。应用光学2024，45（2）张涛：光环境对使用 VDT 观看动态视频的视觉感受影响2734 不足与展望由于实验条件限制，可参考研究较少等原因，本研究存在一些不足与局限之处：1）未来研究可增加更多的考察维度，以尝试从非主观的角度描述视觉感受，例如增加考察人体眼动参数、脑电数据等；2）本研究中使用的自定义“动态度”中将颜色变化与亮度变化同等相加，未来可以定义观看视频的“颜色动态度”与“亮度动态度”两种动态度，进一步细化区分观看视频内容；3）本研究中实验一彩光条件选取了 3 种颜色，未来可以选取更多的彩光颜色条件；4）本研究招募的受试者年龄均在20 岁43 岁之间，没有招募儿童以及老年人，实验结果可能存在一定人群局限性，未来研究实验