發(fā)布時間：2021-04-15所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：搭建了美術(shù)館實驗環(huán)境，被觀賞畫作表面的照度為200lx，采用LED光源的色溫為3300K。改變投影儀的亮度和對比度參數(shù)，設(shè)定三種常用投影顯示模式(模式1亮度24.7cd/m2，對比度12∶1;模式2亮度57.7cd/m2，對比度20∶1;模式3亮度78.9cd/m2，對比度24∶1)，分
摘要：搭建了美術(shù)館實驗環(huán)境，被觀賞畫作表面的照度為200lx，采用LED光源的色溫為3300K。改變投影儀的亮度和對比度參數(shù)，設(shè)定三種常用投影顯示模式(模式1⁃亮度24.7cd/m2，對比度12∶1;模式2⁃亮度57.7cd/m2，對比度20∶1;模式3⁃亮度78.9cd/m2，對比度24∶1)，分別對32名實驗者在三種顯示模式下進行視覺舒適度評價的心理物理學(xué)實驗。結(jié)果表明：在美術(shù)館照明環(huán)境一定的情況下，投影顯示的亮度和對比度影響參觀者的視覺舒適度。在設(shè)置投影模式1的條件下，參觀者視覺舒適度最佳。研究結(jié)果對于美術(shù)館展陳設(shè)計中投影顯示技術(shù)的合理運用提供了參考。
關(guān)鍵詞：投影顯示;亮度;對比度;美術(shù)館;視覺舒適度
引言
隨著科技的發(fā)展，我國美術(shù)館展陳空間復(fù)雜、展覽形式豐富，各種綜合材料藝術(shù)品增多，顯示技術(shù)在美術(shù)館、博物館的運用，可以給參觀者帶來全新的文化體驗，這與傳統(tǒng)的美術(shù)館、博物館展覽形式有明顯差別。尤其是對照明方案、顯示設(shè)置的解決情況，有很大差異，欣賞藝術(shù)品的光環(huán)境亮度有別于博物館[1]，需深入研究才能營造出適合美術(shù)館的獨特環(huán)境。因此，在美術(shù)館場景中對顯示技術(shù)進行研究時，需要把參觀者視覺舒適度這一概念作為美術(shù)館舒適環(huán)境的主要估量參考值。顯示技術(shù)在美術(shù)館、博物館中的應(yīng)用可以帶給觀眾全新的體驗，但同時也造成參觀者視覺的不舒適，如“眼睛干澀”、“眼疲勞”等問題。
Yoshizawa等[2]和Luo等[3]對LED照明下的繪畫進行了視覺評價實驗，他們都得出結(jié)論：在觀看博物館繪畫時，影響視覺感知的因素有兩個，即可視性和質(zhì)地(溫度)。Yoshizawa等[3]在日本Morohashi現(xiàn)代藝術(shù)博物館的一間樣板房和一間展覽室進行了兩個獨立的實驗，分別研究了CCT(2700~5000K)、CRI(55~100)和照度(400lx)變化下的LED照明。在美術(shù)館中，越來越多的人對環(huán)境照度、相關(guān)色溫等指標進行研究，對投影顯示的亮度、對比度研究卻微乎其微。
為了解決顯示技術(shù)所衍生的人視覺舒適度問題，營造出一個舒適的美術(shù)館參觀環(huán)境，達到觀眾所追求的“可見性”、“溫暖性”以及“舒適性”，投影儀顯示的亮度及其對比度、美術(shù)館展陳照明情況(照度、色溫、CIE⁃Ra、Duv)都占有很大比重[4]。文章在實驗室模擬美術(shù)館場景，對投影顯示的亮度和對比度帶來的參觀者視覺舒適度問題展開研究。
1實驗設(shè)計
本次實驗選取32名年齡在20～30歲的參觀者，其中男性16名，女性16名。采用控制變量法，在照度和色溫恒定的光環(huán)境下，參觀者依次完成相關(guān)問卷，探尋投影儀顯示亮度和對比度的改變對參觀者視覺舒適度的影響。對所獲數(shù)據(jù)進行可靠性分析、單因素方差分析、均值分析以及相關(guān)性分析，闡述三種不同的投影顯示模式下的12組感性詞匯的影響。研究主要說明對投影儀顯示的差異分析、相關(guān)性分析，得出讓參觀者視覺舒適度最高的投影顯示模式。
1.1實驗環(huán)境
為保證在多次、多人實驗過程中，避免無關(guān)因素對實驗結(jié)果的影響，選擇無自然光介入的暗室進行實驗。在大連工業(yè)大學(xué)光子學(xué)研究所模擬美術(shù)館的照明環(huán)境，無日光，引入人工光源，恒定光環(huán)境照明情況，設(shè)置投影儀的三種亮度模式，定義不同的投影顯示模式，進行心理物理學(xué)實驗。實驗環(huán)境如圖1。實驗室基礎(chǔ)光環(huán)境設(shè)置重點照明，被觀賞畫作表面的照度為200lx，采用LED光源的色溫為3300K，光環(huán)境的光譜圖和色品圖如圖2。
1.2實驗設(shè)備
實驗所用投影儀產(chǎn)自極米科技，其光學(xué)參數(shù)如表1所示。顯示技術(shù)為DLP投影顯示技術(shù)，這一新的投影技術(shù)擁有捕捉、接收、存儲數(shù)字信息的能力，應(yīng)用領(lǐng)域與市場前景不可估量。實驗燈具采用三雄極光星際系列LED導(dǎo)軌射燈，燈具光學(xué)參數(shù)如表2。
1.3實驗流程
本實驗所用DLP投影儀的投射尺寸為213.5cm，畫面比例4∶3。整個實驗過程中，實驗者距離投影幕布的距離為3m。觀看內(nèi)容為某博物館展品的宣傳視頻截取片段。選取32名觀察者，其視力或者矯正視力均正常，且經(jīng)過色彩辨識能力測試，不存在色盲、色弱等情況。固定實驗光環(huán)境(見表3)，適應(yīng)實驗光環(huán)境。當人眼所處的光環(huán)境發(fā)生變化時，會導(dǎo)致視錐細胞的變化，所以需要一定的時間適應(yīng)這一變化。研究表明至少需要5min的時間才能完成適應(yīng)。因此，每位觀察者在進入實驗室前，均需5min的光環(huán)境適應(yīng)階段。
對投影儀進行0.5h以上的預(yù)熱,使其達到正常且穩(wěn)定的亮度輸出水平,減少投影儀對實驗效果的影響。每一名觀察者均獨立進行實驗。首先要完成實驗前主觀調(diào)查問卷，并經(jīng)過5min的光環(huán)境適應(yīng)，欣賞油畫，完成問卷一。將投影儀按照所設(shè)的3種模式(如表4)依次調(diào)試，投影儀播放指定視頻，觀賞者觀看投影儀視頻約1min，然后去欣賞油畫。每次觀視任務(wù)結(jié)束后，依次完成對光環(huán)境、投影儀、油畫的主觀評價問卷。
1.4實驗方法
本次實驗采用語意差別量表法(SemanticDif⁃ferentialScale)，SD法是由Suci和Tannenbaurn在1957年提出的一種心理測定法，又稱為感受記錄法。通過SD方法對語言樣本進行因素分析的結(jié)果，構(gòu)成語言的樣本維度大致由三個因素組成：評估、效能和活動性[5]。
調(diào)查問卷篩選出36組有關(guān)博物館、美術(shù)館空間的形容詞作為評價指標，在本次實驗中針對光環(huán)境(不藝術(shù)/藝術(shù)、不舒適/舒適)、油畫(冰冷/溫暖、不自然/自然、難看/好看、不喜愛/喜愛、不舒適/舒適)和投影儀顯示(單調(diào)/多彩、模糊/清晰、傳統(tǒng)/現(xiàn)代、不均勻/均勻、不舒適/舒適)共選取12組程度最大的感性詞匯用于本實驗。該問卷設(shè)計采用了6段評價尺度，為了方便統(tǒng)計和后期處理，按各形容詞對程度的不同分別賦值，平均分>3分的評價要素偏向于形容詞對的后一個形容詞，平均分≤3分的評價要素偏向于形容詞對的前一個形容詞，見表5。
2實驗結(jié)果與討論
2.1數(shù)據(jù)可靠性分析
數(shù)據(jù)收集完畢后,在進行數(shù)據(jù)處理之前,首先運用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)的信度分析,應(yīng)用α系數(shù)來分析數(shù)據(jù)可信度,α系數(shù)值在0~1之間,
2.2樣本差異性分析
借助SPSSAU進行單因素方差分析，如下表7可知，利用方差分析(全稱為單因素方差分析)研究多彩性對于亮度、對比度模式的差異性，可以看出：不同多彩樣本對于亮度、對比度模式均呈現(xiàn)出顯著性(p<0.05)，意味著不同多彩樣本對于亮度、對比度模式均有著差異性。具體分析可知：多彩對于對比度模式呈現(xiàn)出0.01水平顯著性(F=8.181，p=0.000)，亮度模式呈現(xiàn)出0.01水平顯著性(F=8.403，p=0.000)。
進一步分析知：亮度、對比度對清晰樣本、現(xiàn)代樣本、舒適樣本均存在差異性，對均勻樣本均表現(xiàn)出一致性。
2.3評價要素重要性排序
統(tǒng)計評價五要素得分均值情況如圖3所示，以4分一半為及格線[6]，得出結(jié)論：
1)對于現(xiàn)代樣本因素的影響，美術(shù)館投影儀顯示屏情況設(shè)置為模式1，對比度12∶1較好。如圖3(a)所示。
2)對于均勻樣本因素的影響，對比度高一點呈現(xiàn)出兩端優(yōu)化的情況，當對比度為12∶1時，得分均值狀態(tài)較好。如圖3(b)所示。
3)對于清晰度的觀察，得分均值在對比度12∶1的情況下，優(yōu)于20∶1的情況，亮度設(shè)為模式2的分值較高，但二者得分情況均在及格線以上。如圖3(c)所示。
4)對于多彩樣本因素的影響，均表現(xiàn)出較低于及格分的情況下，表現(xiàn)略差。如圖3(d)所示。
5)對于舒適樣本因素的影響，對比度12∶1的情況下是較好的,如圖3(e)所示。
2.4不同亮度、對比度下投影顯示對人的五種認知樣本的影響
使用IBMSPSSStatistics23軟件進行相關(guān)性分析。根據(jù)語意差別量表里的評分，對于量表樣本進行逐一分析和總結(jié)。根據(jù)ITU⁃RBT.1788[12]，質(zhì)量尺度與觀測者分值范圍之間的關(guān)系是呈線性相關(guān)的，以便應(yīng)用皮爾遜相關(guān)。
據(jù)圖4的結(jié)果所示，舒適樣本對亮度的皮爾遜相關(guān)系數(shù)r=-.600**，越接近-1越顯著，負相關(guān)性越大，亮度的改變對舒適樣本的影響最大。五種認知樣本與亮度均呈現(xiàn)出相關(guān)性顯著，其顯著性大小為舒適>多彩>清晰>現(xiàn)代>均勻。
2.5人眼舒適度最佳匹配分析
由圖5可得，隨著投影儀顯示的模式改變，觀賞者的評分逐漸改變，最后求得平均值，評分越高，即表明觀察者的反饋越好。對照所設(shè)定的三種投影顯示模式，可以得出當美術(shù)館光環(huán)境一定時，投影儀顯示設(shè)為模式1，平均分最高，參觀者視覺舒適度最佳。——論文作者：慕雨凡，鄒念育∗∗，張克英，王志勝，曹帆，梁靜
相關(guān)期刊推薦：《光電子技術(shù)》(季刊)創(chuàng)刊于1981年，是由國家科委批準，公開發(fā)行的學(xué)術(shù)類期刊。追蹤世界光電領(lǐng)域科技潮流，報道國內(nèi)光電行業(yè)技術(shù)動態(tài)，光電子技術(shù)內(nèi)容涵蓋了平板顯示、光纖通信、紅外(紫外)攝像、電真空器件、薄膜、激光技術(shù)、自動化、計算機及各種測試技術(shù)等涉及光電轉(zhuǎn)換的新工藝、新材料、新設(shè)備、新產(chǎn)品以及相關(guān)的器件、整機、生產(chǎn)線的應(yīng)用。
