Выход из безвыходного
положения там же,
где и вход!
(очень мудрая мысль)
Принципы формирования символов на дисплее:
А - при различном числе строк на символ;
Б - при различном числе элементов матрицы знака
Страшно это или нет? Если страшно, то почему, и как совместить эту данность с безопасностью пользователей? Необходимо объективно оценивать эти проблемы, ибо для борьбы с любой опасностью прежде всего надо знать, что она собой представляет! У экологической проблемы компьютеризации две составляющие. Первая определяется особенностями зрительной работы человека за компьютером и свойствами зрения. Вторая – техническими параметрами средств компьютеризации. Эти составляющие – "человеческая" и "техническая" – тесно переплетены и взаимозависимы. Исследования подобных проблем – предмет эргономики, науки, основная цель которой создание совершенной и безопасной техники, максимально ориентированной на человека. Эргономика изучает трудовую деятельность в комплексе, в ней объединяются научные дисциплины, развивавшиеся прежде независимо друг от друга. Поэтому задачу этой статьи можно сформулировать так – всесторонний анализ эргономической безопасности компьютеризации и методы ее обеспечения.
Зрительная работа за компьютером и ее последствия.
Уже в первые годы компьютеризации было отмечено специфическое зрительное утомление у пользователей дисплеев, получившее общее название "компьютерный зрительный синдром" (CVS-Computer Vision Syndrome). Причин его возникновения несколько. И прежде всего – сформировавшаяся за миллионы лет эволюции зрительная система человека, которая приспособлена для восприятия объектов в отраженном свете (картин природы, рисунков, печатных текстов и т. п.), а не для работы с дисплеем. Изображение на дисплее принципиально отличается от привычных глазу объектов наблюдения – оно светится; состоит из дискретных точек; оно мерцает, т. е. эти точки с определенной частотой зажигаются и гаснут; цветное компьютерное изображение не соответствует естественным цветам (спектры излучения люминофоров отличаются от спектров поглощения зрительных пигментов в колбочках сетчатки глаза, которые ответственны за наше цветовое зрение). На рис. 1 показан вид символов, воспроизводимых на экране дисплея, при различном числе строк и элементов на знак.
Но не только особенности изображения на экране вызывают зрительное утомление. При работе на компьютере часами у глаз не бывает необходимых фаз расслабления, глаза напрягаются, их работоспособность снижается. Большую нагрузку орган зрения испытывает при вводе информации, так как пользователь вынужден часто переводить взгляд с экрана на текст и клавиатуру, находящиеся на разном расстоянии и по- разному освещенные.
В чем же выражается зрительное утомление? Сегодня уже миллионы пользователей жалуются на затуманивание зрения, трудности при переносе взгляда с ближних на дальние и с дальних на ближние предметы, кажущееся изменение окраски предметов, их двоение, неприятные ощущения в области глаз – чувство жжения, "песка", покраснение век. Однако у взрослых людей после прекращения работы и периода отдыха эти субъективные явления рано или поздно, как правило, проходят. По мнению офтальмологов, работа на компьютере взрослых при соблюдении "компьютерной гигиены" не приводит неизбежно к тяжелым глазным заболеваниям.
К сожалению, у детей это не так. Работа за дисплеем ребенка может вызывать необратимые последствия для глаз. Оптический аппарат в подростковом и молодом возрасте еще продолжает формироваться. И при длительной работе с дисплеями часто возникает и быстро прогрессирует приобретенная близорукость (по мнению экспертов ВОЗ, со скоростью до 1,0 диоптрии в год). Неблагоприятное влияние компьютерной работы на состояние зрительного анализатора у школьников 1-3-х классов отмечено в 45,4±3,0% исследований, экспертные опросы позволяют утверждать, что в дни работы на ПК 55-85% старших школьников жалуются на усталость глаз [1]. Зрительная и нервно-психическая нагрузка от работы детей за компьютером, помимо нарушения зрения, может приводить к спазмам мускулатуры лица, головным болям, получившим название "синдром видеоигровой эпилепсии".
Важное замечание: экран современного телевизора также не естественен для зрительной системы человека! Но в телевизоре мы рассматриваем изображение в целом и издалека – нам важен сюжет, общий план, динамика событий и нет необходимости напрягать зрительную систему, чтобы разглядеть сережки у певицы или рисунок галстука ведущего телевизионных новостей. Другое дело изображение на дисплее, с которым мы работаем, вводим или читаем текст, таблицы, рисуем графики или изучаем детали чертежа. В этом смысле игры на компьютере ближе к работе на дисплее, чем к просмотру телепередач: и расстояние наблюдения меньше, и детали изображения в компьютерной игре важны, так что следует помнить о необходимости обеспечения эргономической безопасности и игровых автоматов, и игровых приставок к телевизорам.
Все эти зрительные аспекты экологической проблемы компьютеризации сегодня изучаются в рамках нового направления науки – офтальмоэргономики, поскольку зрительный дискомфорт в той или иной степени может проявляться при использовании не только ЭЛТ, но и перспективных жидкокристаллических, газоразрядных и электролюминесцентных экранов.
Компьютер как источник опасности для здоровья
Эргономическая безопасность компьютера оценивается по двум перечням требований: к визуальным параметрам дисплеев (с учетом светового климата рабочего места) и к эмиссионным параметрам – излучениям дисплеев и ПК [2].
Требования к визуальным параметрам должны гарантировать комфортность работы пользователя, т. е. минимальное зрительное утомление при заданной точности, скорости и надежности восприятия информации. Именно из-за особенностей зрительного восприятия визуальные требования разделены на две группы.
В первую выделены четыре параметра: яркость, освещенность, угловой размер знака и угол наблюдения, нормирование которых в целях обеспечения эргономической безопасности компьютера взаимозависимо. Параметры же второй группы – неравномерность яркости, блики, мелькания, дрожание, геометрические и нелинейные искажения и т. д. (всего более 20 параметров) независимы, и каждый их них может быть отдельно измерен.
Для человека при общей оценке изображения важны одновременно все четыре основных визуальных параметра первой группы. Поэтому эргономическая безопасность дисплеев может быть обеспечена только при сочетаниях их значений в определенных диапазонах – оптимальном (комфортность зрительной работы максимальна) и допустимом (комфортность не ниже нормы). Только так может быть минимизирована зрительная нагрузка.
Рис. 3. Источники полей персональных компьютеров
Комфортность и безопасность зрительной работы с дисплеем в значительной степени зависит от контрастности изображения, т. е. отношения его яркости к яркости фона. Фоновая яркость образуется из-за диффузного отражения внешнего светового потока от люминофора трубки и за счет зеркального отражения от стекла экрана. В некоторых новых ЭЛТ для уменьшения отраженного диффузного светового потока наносят черное покрытие между зернами цветных люминофоров, а также применяют темное стекло с коэффициентом пропускания, существенно меньшим 100%. В этом случае внешний световой поток, как показано на рис. 2, проходя через стекло с коэффициентом пропускания, например, 0,5, будет поглощаться дважды и ослабится в 4 раза, а собственное излучение ЭЛТ – только в 2 раза, и контрастность изображения возрастет.
Зеркальные отражения поверхностью экрана ЭЛТ источников света, окон, блестящих корпусов и деталей аппаратуры образуют блики, создающие дополнительную нагрузку на зрение. Иногда яркие блики могут полностью замаскировать участки изображения на дисплее. Мешают работе, отвлекают и раздражают отражения в экране светлых стен, одежды, да и собственной физиономии. Уменьшение величины зеркального отражения экрана дисплея – одно из важных требований эргономической безопасности, поэтому некоторые новые ЭЛТ имеют специальные антибликовые покрытия.
Весьма вредным для зрения свойством, характерным для большинства используемых сегодня в России дисплеев, является мелькание изображения из-за низкой частоты обновления информации на экране (кадровой развертки). Уменьшить заметность мельканий, одновременно с повышением контрастности, позволяют ЭЛТ с поглощающими световой поток стеклами, используемые в новых поколениях дисплеев, которые, кроме того, обеспечивают достаточно высокую частоту кадров.
Естественно, чтобы дисплей не являлся источником опасности, все остальные визуальные параметры должны соответствовать современным требованиям, о которых мы еще поговорим. Но главное – необходим комплексный подход к эргономической безопасности по визуальным параметрам, учитывающий как особенности зрения, так и технические параметры аппаратуры.
Рис. 4. Рекомендуемое расположение рабочих мест в дисплейном классе
Электростатический потенциал образуется из-за высокого ускоряющего напряжения ЭЛТ. На положительно заряженную поверхность экрана трубки стекают отрицательные ионы из пространства между пользователем и дисплеем. В результате в этой зоне повышается концентрация положительных ионов и положительно заряженных частичек пыли и дыма. Можно однозначно утверждать, что при продолжительной работе это вызывает заболевания дыхательных путей и кожных покровов лица и рук (дерматит).
Источниками переменных электрического и магнитного полей в ПК являются как собственно дисплей, так и другие блоки и элементы схемы (см. рис. 3). Переменные поля имеют место не только в компьютерах с дисплеями на ЭЛТ, но и в портативных компьютерах с жидкокристаллическими экранами. Неравномерность и сложная форма распределения переменных электромагнитных полей в ряде случаев может представлять большую опасность облучения для соседей по рабочему помещению, нежели для пользователя данного ПК. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе размещения компьютеров в рабочих помещениях.
А - в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц;
Б - в диапазоне частот 2 - 400 кГц;
В - электростатическое поле
По мнению многих специалистов, низкочастотные переменные электромагнитные поля при продолжительном облучении сидящих у ПК людей также могут вызывать или интенсифицировать у них нарушения различных физиологических процессов. Сегодня не установлены конкретные количественные связи между уровнями, диапазонами частот переменных полей ПК и теми или иными заболеваниями, но опасения гигиенистов кажутся достаточно убедительными.
По отечественным и зарубежным данным, в современных дисплеях рентгеновское и ультрафиолетовое излучения находятся на уровне естественного фона. Но, имея в виду тенденцию к увеличению размеров экранов ЭЛТ и, следовательно, к повышению анодного напряжения, необходимо упомянуть и эти излучения.
(окончание следует)
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ:Литвак Игорь Иосифович – д. т. н., проф. Московского государственного института электроники и математики (технического университета)