RU2488233C1 - Способ формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам отображения изображения. Техническим результатом является формирование сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения. Результат достигается тем, что система анализирует яркость воспроизводимого изображения и яркость внешнего освещения и в соответствии с полученными результатами осуществляют управление яркостью внешней подсветки, при этом рамку размещают на задней стороне дисплея и дополнительно в автоматическом режиме регулируют яркость и цвет внешней подсветки, а также яркость воспроизводимого изображения на мониторе.

Description

Изобретение относится к медицине и предназначено для улучшения восприятия электронного изображения и снижения утомления от длительного просмотра.

Вопросам комфортного наблюдения электронного изображения и, в частности, соотношения яркости наблюдаемого изображения и внешней освещенности посвящено много работ (Под электронным изображением понимается изображение на экране телевизионного приемника или на экране дисплея компьютера). Исследованиями установлено, что для комфортного наблюдения телевизионного изображения необходимо наличие источника внешнего света. При просмотре телевизионного изображения благодаря внешней засветке в мозгу зрителя возникает дополнительный центр зрительного возбуждения, при этом зрительное напряжение от просмотра телевизионного изображения уменьшается.

Известно устройство, содержащее короткий цилиндрический внешний кожух с рамкой; рамка находится на определенном расстоянии от поверхности кинескопа. При просмотре телевизионных передач указанное устройство снижает утомление от внешней засветки [патент США N 4000367, H04N 5/65, 28.12.1976 г., "Воспроизводящая аппаратура, позволяющая получить эффект глубины на двухмерных изображениях"].

Известен способ выбора оптимального соотношения яркости внешнего источника света и яркости, воспроизводимого телевизионного изображения Устройство содержит процессор видеосигнала, анализирующий яркость источника внешнего света и формирующий управляющий сигнал регулировки яркости телевизионного изображения [патент США N 4769708, H04N 5/58 от 06.09.1988 г. "Ручная и автоматическая регулировка яркости изображения в телевизионном приемнике по внешнему освещению"]. Недостатком способа является засветка изображения на телевизионном экране от устройства внешней подсветки.

Наиболее близким по технической сущности является способ формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения, заключающийся в том, что при просмотре электронного изображения вблизи экрана телевизионного приемника или дисплея размещают источник сигнала внешней подсветки, причем внешнюю подсветку формируют путем размещения прямоугольной рамки с источниками света сине-голубого цвета по периметру телевизионного экрана или экрана дисплея, анализируют яркость воспроизводимого изображения и яркость внешнего освещения и, в соответствии с полученными результатами осуществляют управление яркостью внешней подсветки с пульта дистанционного управления, указанные источники света размещают таким образом, чтобы исключить засветку изображения на экране [1].

Общим недостатком известных способов является трудоемкость обусловленная регулированием яркости внешней подсветки в автоматическом режиме и зрительное утомление, а также невозможность регулирования цвета внешней подсветки.

Технический результат предлагаемого. способа заключается в уменьшении зрительного утомления за счет автоматического регулирования яркости и цветности внешней подсветки, а так же яркости монитора и снижении трудоемкости процесса.

Технический результат достигается тем, что при просмотре электронного изображения вблизи экрана дисплея размещают источник сигнала внешней подсветки, в котором внешнюю подсветку формируют путем размещения прямоугольной рамки с источниками света по периметру экрана дисплея, анализируют яркость воспроизводимого изображения и яркость внешнего освещения и, в соответствии с полученными результатами осуществляют управление яркостью внешней подсветки, причем новым является то, что рамку размещают на задней стороне дисплея и дополнительно в автоматическом режиме регулируют яркость и цвет внешней подсветки, а так же яркость воспроизводимого изображения на мониторе, причем значение яркости изображения на мониторе вычисляют по формуле:

$$L_{монит.}=f(k_1,L_{подсв.},P_{утомл.}(t)),(1)$$

где k₁ - коэффициент влияния яркости монитора на утомляемость зрительного анализатора человека, L_подсв. - яркость внешней подсветки, P_утомл.(t) - значение утомления зрительного анализатора человека в зависимости от времени работы за монитором персонального компьютера;

значение интенсивности каждой цветовой составляющей внешней подсветки вычисляют по формуле:

$$\begin{array}{l}{I}_{кр.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.кр.}/20};\\ I_{зел.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.зел.}/20};\left(2\right)\\ I_{син.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.син.}/20},\end{array}$$

где I_{кр.подсв.} - интенсивность красной составляющей подсветки монитора, I_{зел.подсв.} - интенсивность зеленой составляющей подсветки монитора, I_{син.подсв.} - интенсивность синей составляющей подсветки монитора, I_n.кр. - интенсивность красной составляющей в n точке на экране монитора, I_n.зел. - интенсивность зеленой составляющей в n точке на экране монитора, I_n.син. - интенсивность синей составляющей в n точке на экране монитора;

значение яркости внешней подсветки вычисляют по формуле:

$$L_{подсв.}=f(k_2,k_3,L_{внеш.}),(3)$$

где k₂ - коэффициент влияния яркости подсветки на утомляемость зрительного анализатора человека, k₃ - коэффициент поправки яркости монитора с учетом аппаратных настроек монитора, L_внешн. - яркость внешнего освещения.

Предполагаемый способ формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения осуществляется следующим способом.

Электронное изображение формируют на экране монитора и предъявляют его испытуемому. За поверхностью экрана дисплея размещают источник сигнала внешней подсветки, в котором внешнюю подсветку формируют путем размещения прямоугольной рамки с источниками света регулируемого цвета по периметру за экраном дисплея. При этом источники света размещают таким образом, чтобы исключить засветку изображения на экране.

Система управления анализирует яркость воспроизводимого изображения и яркость внешнего освещения и, в соответствии с полученными результатами в автоматическом режиме регулирует яркость внешней подсветки, цвет внешней подсветки и яркость изображения на мониторе в зависимости от яркости внешнего освещения.

Значение яркости изображения на мониторе вычисляют по формуле:

$$L_{монит.}=f(k_1,L_{подсв.},P_{утомл.}(t)),(1)$$

где k₁ - коэффициент влияния яркости монитора на утомляемость зрительного анализатора человека, L_подсв. - яркость внешней подсветки, P_утомл.(t) - значение утомления зрительного анализатора человека в зависимости от времени работы за монитором персонального компьютера;

значение интенсивности каждой цветовой составляющей внешней подсветки вычисляют по формуле:

$$\begin{array}{l}{I}_{кр.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.кр.}/20};\\ I_{зел.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.зел.}/20};\left(2\right)\\ I_{син.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.син.}/20},\end{array}$$

где I_{кр.подсв.} - интенсивность красной составляющей подсветки монитора, I_{зел.подсв.} - интенсивность зеленой составляющей подсветки монитора, I_{син.подсв.} - интенсивность синей составляющей подсветки монитора, I_n.кр. - интенсивность красной составляющей в n точке на экране монитора, I_n.зел. - интенсивность зеленой составляющей в n точке на экране монитора, I_n.син. - интенсивность синей составляющей в n точке на экране монитора;

значение яркости внешней подсветки вычисляют по формуле:

$$L_{подсв.}=f(k_2,k_3,L_{внешн.}),(3)$$

где k₂ - коэффициент влияния яркости подсветки на утомляемость зрительного анализатора человека, k₃ - коэффициент поправки яркости монитора с учетом аппаратных настроек монитора, L_внешн. - яркость внешнего освещения.

Таким образом, заявляемый способ формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения обладает новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Пример.

Источники света, расположенные на прямоугольной рамке, представляли собой светодиодную ленту, заданной длины, например 1 метр, создающей световой поток до 420 люмен и расположенную по периметру рамки. Рамка находилась на расстоянии порядка 50 см от стены помещения. Угол свечения светодиодов, используемых в ленте, составлял 120 градусов. Общая площадь освещенной поверхности стены составляла порядка 2,77 м².

При включении монитора, его яркость составляла 200 кд/м².

Датчик освещенности, расположенный на рамке, измерил значение отраженной от стены яркости внешних источников освещения, порядка 30 кд/м², и передал данное значение в систему управления.

Соотношение яркости между рабочими поверхностями составляло:

к=200/30=6,7

Согласно требованиям СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1-5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1 [2].

Согласно этому, система управления автоматически устанавливала значение яркости внешней подсветки до требуемого уровня, равного 50 кд/м².

Соотношение яркости между рабочими поверхностями составило:

к=200/50=4, что соответствует требованиям СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

Значение цветности вычислялось как среднее арифметической, по 20 точкам, расположенным на равноудаленном расстоянии по периметру экрана. На основании этих данных вычислялось среднее значение средней интенсивности составляющих, равное 240 единиц для красного цвета, 243 единиц для зеленого цвета и 235 единиц для синего цвета (согласно модели RGB) [3].

Цветность светодиодной ленты регулировалась программно в зависимости от значения средней цветности.

Таким образом, установлено, что предложенный способ формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения уменьшает утомляемость зрительного анализатора, за счет автоматического регулирования яркости и цветности внешней подсветки, а так же яркости монитора.

Положительный эффект предполагаемого способа формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения подтвержден результатами экспериментального исследования на группе из 10 испытуемых.

Таким образом, предполагаемый способ формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения позволяет уменьшить утомляемость зрительного анализатора, за счет автоматического регулирования яркости и цветности внешней подсветки, а так же яркости монитора.

Источники информации

1. Патент №2159514 РФ. Способ формирования внешней подсветки при просмотре электронного изображения / Немцова С.Р., Демирчоглян Г.Г. БИ №32, от 20.11.2000.

2. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».

3. Петров М., Молочков В. Компьютерная графика (+CD): Учебник для вузов. - СПб.: Питер, 2002. - 736 с.

Claims (1)

1. Способ формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения, заключающийся в том, что при просмотре электронного изображения вблизи экрана дисплея размещают источник сигнала внешней подсветки, в котором внешнюю подсветку формируют путем размещения прямоугольной рамки с источниками света по периметру экрана дисплея, анализируют яркость воспроизводимого изображения и яркость внешнего освещения и, в соответствии с полученными результатами осуществляют управление яркостью внешней подсветки, отличающийся тем, что рамку размещают на задней стороне дисплея и дополнительно в автоматическом режиме регулируют яркость и цвет внешней подсветки, а так же яркость воспроизводимого изображения на мониторе, причем значение яркости изображения на мониторе вычисляют по формуле:
   $$L_{монит.}=f\left(k_1,L_{подсв.},P_{утомл.}\left(t\right)\right),$$

   

   
   где k₁ - коэффициент влияния яркости монитора на утомляемость зрительного анализатора человека, L_подсв. - яркость внешней подсветки. Р_утомл.(t) - значение утомления зрительного анализатора человека в зависимости от времени работы за монитором персонального компьютера; значение интенсивности каждой цветовой составляющей внешней подсветки вычисляют по формуле:
   $$\begin{array}{l}{I}_{кр.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.кр.}/20};\\ I_{зел.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.зел.}/20};\left(2\right)\\ I_{син.подсв.}={\displaystyle {\sum }_{n=1}^{20}{I}_{n.син.}/20},\end{array}$$

   

   
   где I_{кр.подсв.} - интенсивность красной составляющей подсветки монитора, I_{зел.подсв.} - интенсивность зеленой составляющей подсветки монитора, I_{син.подсв.} - интенсивность синей составляющей подсветки монитора, I_п.кр. - интенсивность красной составляющей в n точке на экране монитора, I_п.зел. - интенсивность зеленой составляющей в n точке на экране монитора, I_п.син. - интенсивность синей составляющей в n точке на экране монитора;
   значение яркости внешней подсветки вычисляют по формуле:
   $$L_{подсв.}=f\left(k_2,k_3,L_{внешн.}\right),\left(3\right)$$

   

   
   где k₂ - коэффициент влияния яркости подсветки на утомляемость зрительного анализатора человека, k₃ - коэффициент поправки яркости монитора с учетом аппаратных настроек монитора, L_внешн. - яркость внешнего освещения.