光滲現象之探討

壹、何謂光滲現象

在日常生活中，人們經常會使用透光的儀表板或自體發光的指示牌，在夜晚或是光 線微弱的地方來增加我們的辨識能力。因為這些透當或發光的標誌及儀表板，能夠藉著 增加目標物或圖像與背景間的亮度對比(lightness contrast)而提高我們的視覺銳度。但若 是對比提高，往往會使得人們感覺到目標物的細部暈透開來，反而降低視覺銳度。同樣 的情形，也會發生在非自體發光物(non-luminance object)上，只是因其目標物與背景間 的明度對比不若自體發光這麼強烈，故暈開的程度較輕微，反而會使目標物變大而提高 視覺銳度。我們由日常生活經驗也可得知，當白字印在黑紙上時，白字會有向外暈透開 來的情形產生。而使得白字因此而變粗；但相反的，若我們將黑字印在白紙上時，就不 會有這種情形產生。此種現象即為所謂之光滲現象。

光滲在日常生活中舉目可見，而且會影響到我們的工作績效及正確率，因此我們不 能忽視。例如我們在設計看板或儀表板時，經常會為到底背景應採用暗色而目標物用亮 色，還是目標物採用暗色而背景採亮色而不知所措，因為在形狀、大小、及照明環境條 件不變的情況下，背景與目標之顏色的互換會導致觀察者產生不同的視覺銳度，因而影 響其工作績效。

此種現象以前只被探討於黑色與白色之間，但日常生活中，我們常可發現光滲現象 不僅存在於黑白之間，也存在於不同明度的色彩之間。例如：當一個人觀看藍底黃字時，

其視力為0.80(snellen acuity)，然而當其觀看黃底藍字時，視力則降為 0.75，這其間 0.05 的差距，便是光滲現象所造成的(Chen，1997)。我們可發現，幾手任何兩顏色搭配在一 起，其目標色與背景色互換時，都會有光滲現象產生，只是程度的大小有差別。然而，

這程度的差別到底如何，以及其與色彩對比間關係又是如何，由於缺乏完整的資料，因 此我們就無法將其實際的影響效果應用在日常生活中。

貳、光滲現象形成的原因

光滲現象形成的原因，目前仍無法明確地了解，然而由其發生的情況來看(黑底白 字較白底黑字為粗)，可能是與眼內流光所造成的物理現象有關。眼內流光主要由光線 的繞射(diffraction)、散射(scattering)及折射(refraction)所造成的，因此我們將從這些方面 來解釋光滲現象形成的過程。

首先，就繞射所產生的滲現象方面，我們都知道，當光線經過小孔而成像時，會有 繞射現象產生，光線愈強，繞射也就愈嚴重。而人眼控制光線總通量的機制-瞳孔，其 大小約從2~8mm。光線透過角膜，經由瞳孔而投像在網膜上，其基本原理與針孔成像 相類似。此時若是我們以低明度之顏色為背景，觀看一高明度的目標物時，我們可視為 目標物所反射到人眼之光線要比背景反射到人眼之光線強，因此其所產生之繞射現象也 就明顯的多。

另外可能之原因即是光線散射及折射所造成的，由於光線聚焦於視網膜前會經過水 晶體、玻璃體等介質，而這些介質內存在著許多的懸浮粒子，因此使得光線在經過這些 不同的介質時由於折射率不同，因此在介面交接處也會有折射的現象產生。這些被散射 及折射的光線，投影在視網膜上時會呈一常態分佈，即愈靠近中心窩的地方愈多，逐漸 向兩旁減少。

參、光滲對視覺績效的影響

關於光滲現象的研究，主要集中在探討目標物與背景的對比極性(contrast polarity)(如亮底暗字與暗底亮字)對受試者主觀的感覺，或是對其視覺績效的影響。

Charness & Bosman(1990)研究發現閱讀黑白的文字與背景其正確率高於閱讀彩色之文 字與背景，除了字體背景顏色之外，螢幕的極性是針對螢幕目標與背景的相對亮度而 言；Dillon(1992)指出，當螢幕以亮底暗字呈現則稱為陽性影像(positive image polarity) 或陰性對比(negative contrast)，亦可稱為陽性呈現(positive presentation)；反之當螢幕以 暗底亮字呈現則稱為陰性影像(negative image polarity)或陽性對比(positive contrast)，亦

可稱為陰性呈現(negative presentation)。電腦螢幕最初是以陰性呈現的方式來顯示資訊，

直到1980 年代，陽性呈現的螢幕才越來越普及。

一、視覺疲勞

有關視覺疲勞的極性的研究眾學者說法不同，以下這些學者持陽性呈現為佳之說 法：另外Bauer 及 Cavonius 和 Radl(1980)等人則探討了螢幕的對比極性(contrast polarity)對文字辨認及視覺疲勞度之影響。結果顯示，當螢幕是亮底暗字，受試者其 視覺疲勞度較低；Zwahlen & Kothari(1986)在一項綜合性的討論中指出，很多實驗評 估結果都支持陽性呈現比陰性呈現好；Taptagaporn & Saito(1990)以量測瞳孔大小 (pupil size)來研究視覺疲勞，結果指出螢幕以陽性呈現比陰性呈現合適；Sander &

McCormick(1993)指出亮底可降低反光，因此有助於改善眩光或反光問題；趙致瑜 (2005)在光源、照度、字型及極性對電子紙顯示器的視覺績效與視覺疲勞研究中發 現，陰性呈現的正確率顯著低於陽性呈現。

雖然上述研究大都支持陽性呈現較佳的說法，不過也有少數研究如：

Cushman(1986)的研究則顯示，在 VDT 連續閱讀文章時，陰性呈現較不容易疲勞，但 在閱讀速度與理解力上，兩者則無顯著差異；Mills & Weldon(1987)認為陰性影像較適 合，因為使用者在陰性呈現時對螢幕閃爍(flicker)較不敏感；Laar et al.(2005)則是調查 大型控制室內的人員對於螢幕極性的偏好，結果顯示人員較喜歡陰性呈現大過於陽性 呈現。

二、視覺績效

Bauer & Cavonius(1980)研究極性對視覺績效的影響，結果發現陽性呈現的文字閱 讀錯誤率較低；Nishiyama(1990)搜整 1990 年以前的此類研究發現，大部份的實驗結 果都支持陽性呈現情境下的視覺績效較陰性呈現來的佳；Snyder et al.(1990)研究發 現，可藉由陽性呈現的方式，來改善作業績效；Lin(2006)探討色彩組合於薄膜液晶螢 幕上對視銳度與顯示品質之影響，結果發現視銳度隨著亮度對比值增加而改善。

持反向意見認為陰性呈現有較好的視績效如：(朱祖祥、曹立人，1994)研究目標 /背景色彩對視覺顯示功效的影響，發現視覺顯示器的背景色有以深色較佳的趨勢，

目標色有以淺色較好的趨勢；林清泉與謝光進(2001)對中文單字識認績效的實驗結果 提出白色的文字在陰性呈現的識認正確率較佳；柯亞先(2005)對 VDT 上圖像設計偏 好與腦波的影響研究結果顯示，受試者較偏好陰性呈現的圖像；曾楓億(2005)在運動 環境下介面呈現極性對於人員訊號偵測績效暨視域影響之研究，在平均時間的比較發 現陰性呈現比陽性呈現好。

但Legge(1985)等人卻有不同的結果，他們認為在不同的螢幕對比極性下，對視 覺疲勞績效與文字辨認無顯著影響。Zwahlen 及 Kothari(1986)也發現，只要文字與背 景之間的對比夠大，不論是對於眼睛的掃瞄動作(scanning behavior)、瞳孔的直徑、打 字的速度…等，暗底亮字與亮底暗字均無顯著差;Wang & Chen(2000)研究極性與亮度 對比對於視覺辨識績效與主觀偏好的影響，發現極性對實驗結果的影響不顯著；王安 祥與陳琇雨(2001)之研究也顯示，螢幕極性不論對受試者的辨識能力或對主觀評比都 無顯著影響。

而Heglin(1973)曾對光滲現象在印刷品上文字的影響提出說明，他觀察到當白字 印在黑紙上時，白字會有向四週暈開的現象，而當黑字印在白紙上時，就不會有這種 情形發生，因此Heglin 建議在設計字體時，白底黑字的字體要比黑底白字的字體來 得粗，才能使觀看者看得一樣清楚，綜觀上述所言，目前並沒有其他研究針對其他顏 色之間使用在TFT-LCD 作業上是否也存在此種現象，且究竟文字的字體到底要多粗 才能讓受試者主觀認為字體一樣大，之間是否存在其數學模式，目前並無相關之研 究，實有深入探討之必要。