Microsoft PowerPoint - PDP06_03_15.htm

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第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15

１．ディスプレイの人間工学

２．家庭におけるテレビの観視条件

３．テレビ映像に求められる輝度条件

４．テレビ映像の明るさ制御が

視覚疲労の軽減に及ぼす効果

成蹊大学

理工学部

窪田

悟

表紙と目次

人間工学的視点から見た

FPD

_FPD

の画質

２～４は三菱電機２～４は三菱電機㈱㈱との共同研究によるとの共同研究による第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15

１．ディスプレイの人間工学

視認性が高く、画質が良く、視覚負担が少ないディスプレイの設計・開発の指針利用現場におけるユーザー評価見やすさ、画質、疲れにくさ物理的環境光環境、作業空間、視距離などディスプレイの表示特性作業特性・表示内容作業時間、コンテンツ、アプリケーションユーザーの視覚特性コントラスト感度特性視力、加齢の影響など現場調査実験的研究 Web調査リニアモデルによる開発に対抗する生態学的な視点が必要 ★ディスプレイのErgonomics 多くの要因との相互作用は要素還元論だけでは記述できない．

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ディスプレイの人間工学の特質と問題点

① ① 対象技術と広義の環境要因によって要求値が変化す対象技術と広義の環境要因によって要求値が変化するので，データそのものに普遍性を込めにくいるので，データそのものに普遍性を込めにくい ② ② といっても，すといっても，すべての組合せを示せば済むものでもないべての組合せを示せば済むものでもないし，「人に優しい」といったキャッチフレーズをあげればし，「人に優しい」といったキャッチフレーズをあげれば済むものでもない済むものでもない ③ ③ 部分的な数値上の精度と普遍性を至上とする既存の部分的な数値上の精度と普遍性を至上とする既存の学会の枠に入りきらない学会の枠に入りきらない ④ ④ 普遍的なことはデータではなく人間を中心に据えた考普遍的なことはデータではなく人間を中心に据えた考え方の中にあるえ方の中にある ⑤ ⑤ この考え方は現実の技術と利用実態に浸かって継続しこの考え方は現実の技術と利用実態に浸かって継続して問題と向かい合っていないと理解に到達しないて問題と向かい合っていないと理解に到達しない ⑥ ⑥ 技術より科学，素人より専門家，現場より研究所が優技術より科学，素人より専門家，現場より研究所が優位の現状では根付きにくい位の現状では根付きにくい ⑦ ⑦ 成果は製品自体およびその利用方法に反映されなくて成果は製品自体およびその利用方法に反映されなくてはならないはならない

２．家庭におけるテレビの観視条件

窪田，嶋田，岡田，中村，城戸：家庭におけるテレビの観視条件，窪田，嶋田，岡田，中村，城戸：家庭におけるテレビの観視条件，映像情報メディア学会誌，映像情報メディア学会誌，6060巻，巻，44号，号，20062006よりより家庭におけるテレビの観視条件の実態を明らかにするために，50世帯における実地調査と290世帯に対するWeb アンケート調査を実施した．実地調査では，画面照度，表示輝度，観視位置などを測定し，Webアンケートでは，部屋の広さ，テレビの方式，画面サイズ，望まれる画面サイズなど視聴環境全般にわたって回答を得た．

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TV

観視距離と観視角度の計測

魚眼レンズデジタルカメラをTVの前に設置して観視者の方向を撮影する観視者の保持している円盤の中心の角度と直径から観視距離と観視方向を画像処理により解析する第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15 600 800 cm 600 TV screen

Scatter plot of typical viewing locations

15° 30° -15° 800 cm cm Right Left

50世帯

N=275

画面中心に対する角度、視野角の設計には画面サイズを考慮すべき

Top View

-30° Normal 37％ 3％ 60％

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50世帯におけるTV観視距離の実測値

USにおける同様の調査結果は J.G.Nathan et al.(1985)、 Human Factors, N=149, mean=337cm, SD=98cm，がある．本調査結果の1.27倍に相当する視距離の分布 0 5 10 15 20 0 ₅₀ 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 35 0 40 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70 0 75 0 80 0 視距離（cm）度数 N=275 平均値=266cm 中央値=245cm 標準偏差=95cm 最小値=66cm 最大値=730cm 英国BBCの調査結果（2004）では N=102 Min=160cm Max=650cm Med=270cm Mean=270cm 現在より大きいテレビを欲しいか？欲しいテレビの方式は？ No 44% _Yes 56% N=290 CRT 5% LCD 38% PDP 56% Rear Pro 2% N=176

290世帯に対するWebアンケートの結果から

2004年7月の調査

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第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15 部屋の広さと画面サイズとの関係 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30 部屋の広さ（畳）画面サイズ（対角インチ）単身世帯を除く N=230 51型プラズマ第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15 10 100 10 100 現有のテレビ画面サイズ（対角インチ）希望画面サイズ（対角インチ） log y = 0.74 log x + 0.51 r = 0.73 20　　　30 40 50 60 70 20 30 40 50 60 70 単身世帯を除く N=116 現在所有しているTV画面サイズと購入したい画面サイズとの関係１．HDTVの最適観視距離は３H（画面高の３倍）とされる２．家庭での観視距離（中央値）が245cm １、２より概ね65インチが究極のサイズとなる今後の課題は、設置場所の確保だろう

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リビングにおけるテレビの設置状況

テレビの配置 0 10 20 30 40 短辺右コーナー斜め短辺左コーナー斜め短辺中央短辺右コーナー長辺左コーナー中央寄りなどその他長辺中央短辺左コーナー長辺右コーナー % N=50

３．テレビ映像に求められる輝度条件

窪田，澤，山川，中村，城戸窪田，澤，山川，中村，城戸：照明環境と観視者の視覚特：照明環境と観視者の視覚特性を考慮した液晶テレビの輝度制御に関する研究，電子性を考慮した液晶テレビの輝度制御に関する研究，電子情報通信学会技術報告，情報通信学会技術報告，ITSITS・画像処理，・画像処理，20062006年年22月より月よりテレビの観視条件の実態調査結果に基づいて観視条件を設定し，テレビ映像に要求される黒レベルの輝度（黒輝度）と，まぶしさ感から見たピークの白レベルの輝度（白輝度）の上限値について，主観評価実験により検討した．

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画面照度と画質

量販店などの明るい環境比較的暗い環境 PDP LCD PDP LCD 画像はソニーピクチャーズエンターテイメント：スパイダーマンよりそれぞれ外光の影響を強調してある第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15

量販店のテレビ展示環境

0 5 10 15 10 0 30 0 50 0 70 0 90 0 11 00 13 00 15 00 17 00 19 00 21 00 23 00 25 00 27 00 29 00 展示されていた薄型テレビの画面照度(lx) 観測された度数各店舗の最低値各店舗の最高値延べ42店舗の結果

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家庭のテレビの観視環境

窪田，嶋田，岡田，中村，城戸窪田，嶋田，岡田，中村，城戸：家庭におけるテレビの観視条件，：家庭におけるテレビの観視条件，映像情報メディア学会誌，映像情報メディア学会誌，6060巻，巻，44号，号，20062006 0 5 10 15 20 0-25 25 -5 0 50 -7 5 75 -1 00 10 0-12 5 12 5-15 0 15 0-17 5 17 5-20 0 20 0-22 5 22 5-25 0 25 0-27 5 27 5-30 0 30 0-32 5 32 5-35 0 画面照度（lx）度数 0 20 40 60 80 100 累積（ % ） N=50 Mean=107.9 Median=91.2 SD=64.8 MIN=23 MAX=327 ●手順：各被験者は，夜空が完全に暮れて（黒く）見える手順：各被験者は，夜空が完全に暮れて（黒く）見えるようにリモコンで輝度を調整した．上昇法と下降法で数回ようにリモコンで輝度を調整した．上昇法と下降法で数回ずつ測定し平均値を求めた．ずつ測定し平均値を求めた． ● ●画面照度：画面照度： 5, 15, 50, 150 lx 5, 15, 50, 150 lx ● ●ディスプレイ：ディスプレイ：画面照度画面照度5,15lx 5,15lx 32 32型型CRTCRT--TVTV 画面照度画面照度50,150 lx 50,150 lx 32 32型型LCDLCD--TVTV ●被験者：24名 ●視距離：1.5m

テレビ映像の黒レベルの要求輝度

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黒レベルの要求輝度

画面照度と要求黒輝度 0.1 1 10 1 10 100 1000 画面照度 Ei （lx）要求黒輝度 Lb （cd /㎡） Lb = 0.112×Ei 0.42 花火の映像という黒レベルの要求が最も厳しいと思われる条件での結果である 24名の平均値と標準誤差第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15

輝度特性の異なる

CRT

_CRT

と

LCD

における

画面照度と黒輝度との関係

Lb = Le +（Ei ×ρ）／π ρ：画面拡散反射率 Le ：暗室輝度(cd/m2₎ Ei ：画面照度 (lx) 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 画面照度（lx）黒レベル（ c d/ ㎡） CRT（ρ=0.03） CRT（ρ=0.06） CRT（ρ=0.09） LCD（Le=0.1cd/㎡） LCD（Le=0.3cd/㎡） LCD（Le=0.6cd/㎡） Lb = 0.112×Ei 0.42 主観評価実験によって求めた黒レベルの要求値

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第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15 1°，5°，25°Φの円形刺激をさまざまな輝度で0.5秒間提示し，まぶしさ感を主観評価した．評価と記入に約10秒，輝度は最高で2,000cd/㎡，相関色温度は白表示で約7,000K，被験者は65歳～77歳の24名，および学生20名「まぶしさ感」の評定尺度， 0:まぶしさを感じない，1:ややまぶしい，2:まぶしい， 3:非常にまぶしいの4段階 1°Φ 25°Φ

まぶしさ感に基づく白レベルの上限輝度

3000ルーメンのDLPプロジェクタを光源に使用

輝度とまぶしさ感

順応輝度順応輝度5cd/5cd/㎡㎡の場合の場合順応輝度5cd/㎡のまぶしさ感（高齢者24名の平均） 0 1 2 3 1 10 100 1000 10000 表示輝度(cd/㎡) 視角サイズ1° 視角サイズ5° 視角サイズ25° ややまぶしいまぶしい非常にまぶしいまぶしさを感じない 若年者群20名の平均 高齢者群24名の平均 順応輝度5cd/㎡のまぶしさ感(若年者20名の平均） 0 1 2 3 1 10 100 1000 10000 輝度(cd/㎡) 視角サイズ1° 視角サイズ5° 視角サイズ25° ややまぶしいまぶしい非常にまぶしいまぶしさを感じない

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第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15 Lw = 454La0.35 Lw = 1263La0.26 Lw = 154La0.43 Lw = 176La0.35 100 1000 10000 1 10 100 順応輝度 La （cd/m2_）眩しさを感じ始める輝度 Lw (c d/ ㎡ ) 高齢者群：視角サイズ1° 　　　　　　：視角サイズ25° 若年者群：視角サイズ1° 　　　　　　：視角サイズ25°

順応輝度とまぶしさを感じ始める輝度

高齢者

₂₄

24 名と若齢者

名と若齢者

20

20 名の結果

名の結果

Lw ＝k × La α Lw：まぶしさを感じ始める 輝度 La：順応輝度 α：刺激サイズと視覚特性よって異なるべき数 k：刺激サイズと視覚特性よって異なる定数第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15 100 1000 10000 0 5 10 15 20 25 30 円形刺激の直径（deg）まぶしさを感じ始める輝度 (c d/ ㎡) 5cd/㎡　若年者 80cd/㎡　若年者 5cd/㎡　高齢者 80cd/㎡　高齢者

刺激サイズとまぶしさ感

若齢者群若齢者群2020名と高齢者群名と高齢者群2424名の比較名の比較 平均画像レベル（APL）

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平均画像レベルとピーク輝度

低平均画像レベル高 APL 0 600 0 100 APL（平均画像レベル）ピークの白輝度（ c d/ ㎡）明るさ制御なし明るさ制御あり

実験方法

明るさ制御明るさ制御ON_ONととOFF_OFFの条件にの条件に₁₅15名ずつの被験者を割り当てた被験名ずつの被験者を割り当てた被験者間比較の実験者間比較の実験実験室の水平面照度実験室の水平面照度30 lx_{30 lx}，テレビのピーク輝度約，テレビのピーク輝度約250 ₂₅₀cdcd//㎡㎡，，₃₂32型型 LCD LCD--TVTV，観視距離約，観視距離約_1.2m1.2m，表示内容はバラエティ番組，表示内容はバラエティ番組下記のタイムスケジュール下記のタイムスケジュール①①からから⑤⑤で目に関する自覚症状とグレーで目に関する自覚症状とグレーティング視力を測定ティング視力を測定タイムスケジュール ① ② ③ ④ ⑤ 30分間視聴 30分間視聴 30分間視聴 15分間休憩

４．テレビ映像の明るさ制御が視覚疲労の

軽減に及ぼす効果

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明るさ制御

平均画像レベル（平均画像レベル（APLAPL）によってピークの白輝度を制御）によってピークの白輝度を制御平均画像レベル（全画面が最高階調の場合を100とする） 100 映画やドラマのおおよその範囲バラエティ番組のおおよその範囲輝度（ｃｄ/㎡）約250cd/㎡明るさ制御ON 明るさ制御OFF 約125cd/㎡ 0 第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15

実験状況

30 30分間分間××３＝３＝9090分間のテレビ分間のテレビの観視の観視 3232型型LCDLCD--TVTV 明るさ制御の有無明るさ制御の有無被験者被験者3030名（名（1515名＋名＋1515名）名）高空間周波数のグレーティング高空間周波数のグレーティング刺激を利用した視力測定刺激を利用した視力測定 170ppiの超高精細LCDに高空間周波数のグレーティングを表示， LCDがレール上前後に移動する

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目の自覚症状

評定値の高かった項目評定値の高かった項目瞬きが多い各条件15名の平均値と標準誤差 0 1 2 3 ① 開始前 ②第 1 セッション後 ③第 2 セッション後 ④第 3 セッション後 ⑤ 休憩後評価時点瞬きが多い明るさ制御OFF 明るさ制御ON ないややあるある非常にある * ** ** 目の疲れ各条件15名の平均値と標準誤差 0 1 2 3 ① 開始前 ②第1 セッション後 ③第2 セッション後 ④第3 セッション後 ⑤ 休憩後評価時点目の疲れ明るさ制御OFF 明るさ制御ON ないややあるある非常にある ** ** ** ** 目の疲れ目の疲れ 15 15名の平均値と標準誤差名の平均値と標準誤差瞬きが多い瞬きが多い 15 15名の平均値と標準誤差名の平均値と標準誤差 **：p<0.01 *：p<0.05 **：p<0.01 *：p<0.05

視力の変化

視力の変化：被験者15名の平均値と標準誤差 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 ①開始前 ②第1 セッション後 ③第2 セッション後 ④第3 セッション後 ⑤休憩後測定時点視力変化（開始前からの相対値）明るさ制御OFF 明るさ制御ON 各条件15名の平均値と標準誤差作業開始前からの小数点視力の変化二元配置の分散分析（明るさ制御(2)×測定時点(5)）明るさ制御 F(1,28)=0.1097 n.s. 測定時点 F(4,112)=6.03 p<0.01 明るさ制御×測定時点 F(4,112)=1.224 n.s.

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実験後に行った画面の明るさ評価と

好ましい観視距離

0 50 100 150 200 250 300 350 明るさ制御OFF 明るさ制御ON 好ましい視距離（ c m ） p<0.05で有意差あり 0 1 2 3 4 明るさ制御OFF 明るさ制御ON ちょうど良い極めて明るい極めて暗いやや明るいやや暗い p<0.01で有意差ありそれぞれ被験者それぞれ被験者1515名の平均値と標準偏差を示す名の平均値と標準偏差を示す画面の明るさ画面の明るさ好ましい観視距離好ましい観視距離 OFF ON 明るさ制御 OFF ON 明るさ制御第42回プラズマディスプレイ技術討論会 2006.3.15

まとめに代えて

① ① 目先の技術間競争やカタログスペック競争は無意味である目先の技術間競争やカタログスペック競争は無意味である ② ② 量販店はユーザーではない，量販店の環境もユーザーの量販店はユーザーではない，量販店の環境もユーザーの環境ではない環境ではない ③ ③ ユーザーから見て営業や製造のかげに隠れた研究開発はユーザーから見て営業や製造のかげに隠れた研究開発は時代遅れである時代遅れである ④ ④ リニアモデルによる研究開発で先行者利益を確保するといリニアモデルによる研究開発で先行者利益を確保するというスタンスは過去のものであるうスタンスは過去のものである ⑤ ⑤ コストを下げるよりユーザーの利益を上げるコストを下げるよりユーザーの利益を上げる ⑥ ⑥ 芸術品よりもまともな製品をつくる芸術品よりもまともな製品をつくる ⑦ ⑦ 製品競争が激しい時ほど研究開発・製造・営業・（学）の連製品競争が激しい時ほど研究開発・製造・営業・（学）の連携が必要である携が必要である ⑧ ⑧ 企業間や技術間の枠を取り払った上で，短期的な成果を求企業間や技術間の枠を取り払った上で，短期的な成果を求めず，本気でユーザーのことを考えたものづくりが望まれるめず，本気でユーザーのことを考えたものづくりが望まれる