發布時間：2021-04-15所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：搭建了美術館實驗環境，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，設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：搭建了美術館實驗環境，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，設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實驗。結果表明：在美術館照明環境一定的情況下，投影顯示的亮度和對比度影響參觀者的視覺舒適度。在設置投影模式1的條件下，參觀者視覺舒適度最佳。研究結果對于美術館展陳設計中投影顯示技術的合理運用提供了參考。
關鍵詞：投影顯示;亮度;對比度;美術館;視覺舒適度
引言
隨著科技的發展，我國美術館展陳空間復雜、展覽形式豐富，各種綜合材料藝術品增多，顯示技術在美術館、博物館的運用，可以給參觀者帶來全新的文化體驗，這與傳統的美術館、博物館展覽形式有明顯差別。尤其是對照明方案、顯示設置的解決情況，有很大差異，欣賞藝術品的光環境亮度有別于博物館[1]，需深入研究才能營造出適合美術館的獨特環境。因此，在美術館場景中對顯示技術進行研究時，需要把參觀者視覺舒適度這一概念作為美術館舒適環境的主要估量參考值。顯示技術在美術館、博物館中的應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，即可視性和質地(溫度)。Yoshizawa等[3]在日本Morohashi現代藝術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。在美術館中，越來越多的人對環境照度、相關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。
為了解決顯示技術所衍生的人視覺舒適度問題，營造出一個舒適的美術館參觀環境，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境下，參觀者依次完成相關問卷，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。對所獲數據進行可靠性分析、單因素方差分析、均值分析以及相關性分析，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實驗環境
為保證在多次、多人實驗過程中，避免無關因素對實驗結果的影響，選擇無自然光介入的暗室進行實驗。在大連工業大學光子學研究所模擬美術館的照明環境，無日光，引入人工光源，恒定光環境照明情況，設置投影儀的三種亮度模式，定義不同的投影顯示模式，進行心理物理學實驗。實驗環境如圖1。實驗室基礎光環境設置重點照明，被觀賞畫作表面的照度為200lx，采用LED光源的色溫為3300K，光環境的光譜圖和色品圖如圖2。
1.2實驗設備
實驗所用投影儀產自極米科技，其光學參數如表1所示。顯示技術為DLP投影顯示技術，這一新的投影技術擁有捕捉、接收、存儲數字信息的能力，應用領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導軌射燈，燈具光學參數如表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。固定實驗光環境(見表3)，適應實驗光環境。當人眼所處的光環境發生變化時，會導致視錐細胞的變化，所以需要一定的時間適應這一變化。研究表明至少需要5min的時間才能完成適應。因此，每位觀察者在進入實驗室前，均需5min的光環境適應階段。
對投影儀進行0.5h以上的預熱,使其達到正常且穩定的亮度輸出水平,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查問卷，并經過5min的光環境適應，欣賞油畫，完成問卷一。將投影儀按照所設的3種模式(如表4)依次調試，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。每次觀視任務結束后，依次完成對光環境、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果，構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]。
調查問卷篩選出36組有關博物館、美術館空間的形容詞作為評價指標，在本次實驗中針對光環境(不藝術/藝術、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/多彩、模糊/清晰、傳統/現代、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。該問卷設計采用了6段評價尺度，為了方便統計和后期處理，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實驗結果與討論
2.1數據可靠性分析
數據收集完畢后,在進行數據處理之前,首先運用SPSS數據處理軟件進行數據的信度分析,應用α系數來分析數據可信度,α系數值在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出0.01水平顯著性(F=8.181，p=0.000)，亮度模式呈現出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、現代樣本、舒適樣本均存在差異性，對均勻樣本均表現出一致性。
2.3評價要素重要性排序
統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]，得出結論：
1)對于現代樣本因素的影響，美術館投影儀顯示屏情況設置為模式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，對比度高一點呈現出兩端優化的情況，當對比度為12∶1時，得分均值狀態較好。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，優于20∶1的情況，亮度設為模式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，均表現出較低于及格分的情況下，表現略差。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軟件進行相關性分析。根據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。根據ITU⁃RBT.1788[12]，質量尺度與觀測者分值范圍之間的關系是呈線性相關的，以便應用皮爾遜相關。
據圖4的結果所示，舒適樣本對亮度的皮爾遜相關系數r=-.600**，越接近-1越顯著，負相關性越大，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出相關性顯著，其顯著性大小為舒適>多彩>清晰>現代>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。對照所設定的三種投影顯示模式，可以得出當美術館光環境一定時，投影儀顯示設為模式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
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