姜 哲，張 強，鄧作兵，喬翠翠，王愛平，2

(1.北京師范大學心理學院，北京100875;2.北京師范大學應用實驗心理北京市重點實驗室，北京100875)

1 前言

電子文本是指以數(shù)據(jù)形式存在于計算機、手機、MP4、電子公告牌等電子載體上的文本形式，分為電子線性文本、引導式文本等多種類型。電子線性文本指連續(xù)的按照一維的線性順序排列的文本，這是人們日常使用最普遍的一種線性文本;引導式文本是通過一個單行窗口，文本自右向左移動，其特點是占用空間小，顯示的信息量大。對于引導式文本目前研究大多關注在文本的移動速度、一次移動的距離、移動的平滑度等因素對閱讀的影響。如水仁德等人(2001)發(fā)現(xiàn)，引導式文本的移動速度在每分鐘200 和400 字時閱讀成績沒有顯著差異，但當移動速度增加到每分鐘600 字時閱讀正確率顯著下降。Wang 等人(2003)的研究發(fā)現(xiàn)，文本與背景的顏色組合對閱讀成績有顯著影響，顏色對比度越大成績越好。

對比度極性分為正極性和負極性，前者指在電子文本中文本為深色、背景色為淺色，后者指文本為淺色，背景色為深色(Bangor，1999)。目前各種網頁、論壇、博客、電子書閱讀器以及各類儀器屏幕信息的呈現(xiàn)均普遍使用兩種極性與各種字體顏色組合的呈現(xiàn)方式。有研究發(fā)現(xiàn)，對比度極性對無視力損傷的正常人群的閱讀成績無顯著影響(Bangor，1999)。還有研究表明，正極性文本比負極性文本有更好的閱讀成績和更快的閱讀速度(Buchner ＆Baumgartner，2007;Chan ＆ Lee，2005)。一項日文閱讀的研究發(fā)現(xiàn)，在負極性文本閱讀中存在很大的個體差異(Saito et al.，2010)。對正極性文本的優(yōu)勢主要的解釋是:第一，人們對正極性呈現(xiàn)的文本更熟悉，如日常所用的手寫或打印稿均為正極性文本，網絡信息也以正極性文本居多;第二，在正極性顯示下，屏幕反光不可見，干擾程度更小(Buchner ＆Baumgartner，2007;Shieh，2000)。有研究測量了人眼到屏幕的最佳閱讀距離，當去除屏幕反光因素后，到負極性文本的距離顯著遠于正極性文本，但當加入屏幕反光后，對負極性文本影響很大，距離近于正極性文本。第三，在有反光情況下人眼更易產生視覺疲勞(Shieh，2000);第四，正極性文本的總體亮度顯著強于負極性文本，更高的亮度會導致瞳孔收縮，使得在視網膜上的成像更為清晰(Buchner，Mayr，＆Brandt，2009)。

關于顏色的研究，Legge 等人(1990)發(fā)現(xiàn)，顏色對比度對閱讀速率的影響類似于亮度對比度對其的作用。在文本與背景顏色的亮度差別為零時，高顏色對比度下的閱讀成績同樣能達到數(shù)值相等的亮度對比度下的最好水平。然而還有研究認為，并非顏色對比度越高越好。不同顏色的組合同樣對視覺任務的成績與主觀偏好有顯著影響(Shieh ＆ Lin，2000;Ling ＆ Schaik，2002)。Shieh 和Lin(2000)的研究還發(fā)現(xiàn)，當文本顏色為黃色而背景顏色為藍色時成績最好。顏色組合對辨別成績和偏好水平的影響只由亮度比和極性決定，負極性下的成績和偏好水平顯著低于正極性。Ling 和Schaik(2002)比較了不同顏色組合(白底黑字，白底藍字，黃底藍字，黑底黃字，紅底綠字)，發(fā)現(xiàn)黑底黃字表現(xiàn)出最快的閱讀速度，白底黑字得到最高的被試偏好水平，而紅底綠字在各方面均最差。最近的一項研究以正確識別的字母數(shù)量作為易讀性的標準，比較了56 種顏色組合，其中黑底黃字的成績最好，而常見的白底黑字排名為第7。有趣的是，實驗最終數(shù)據(jù)顯示的成績排名前5 名中有4 個為負極性顏色組合，該實驗證實負極性文本在易讀性上優(yōu)于正極性(Humar，Gradisar，＆ Turk，2008)。

對閱讀疲勞的測定，有研究發(fā)現(xiàn)瞳孔直徑是一種可以有效衡量視覺任務疲勞程度的指標，疲勞度越 高 瞳 孔 直 徑 越 小(Murata，Uetake，Otsuka，＆Takasawa，2001;Uetake，Murata，Otsuka，＆ Takasawa，2000;李勇，陰國恩，陳燕麗，2004)。Chi 和Lin(1998)用瞳孔直徑、人眼調節(jié)能力、視敏度、閃光融合頻率、眼動速度、主觀報告、任務成績等七項視覺任務測試了視覺疲勞程度，發(fā)現(xiàn)瞳孔直徑、眼動速度和主觀報告三種指標對閱讀任務中的視覺疲勞敏感，而瞳孔直徑和光的亮度強弱與觀察物體的距離有關。

自上世紀末個人電腦的普及，電子文本信息迅猛增加，為人們帶來極大便利，然而長時間閱讀電子信息也是導致高近視發(fā)病率的重要原因之一。電子文本與傳統(tǒng)紙質文本在物理呈現(xiàn)方式上有顯著不同:第一，電子文本不受傳統(tǒng)文本印刷成本的限制，可以呈現(xiàn)豐富多彩的文本與背景的顏色組合;第二，電子文本不限于靜態(tài)呈現(xiàn)，而是可使用運動或變化的文本，其所采用的彩色文本或動態(tài)文本在設計和呈現(xiàn)形式上均不同于紙質文本。當個體長時間面對這類信息就很可能會加劇人眼的視覺疲勞。為了掌握最適合閱讀及最不易引起疲勞的對比度極性和顏色組合，根據(jù)以往研究成果，這個研究選擇被試表現(xiàn)最好的四種顏色組合，使用瞳孔直徑與主觀疲勞報告作為衡量視覺疲勞的指標，考察電子線性文本和引導式文本兩種形式的對比度極性和顏色組合對閱讀疲勞的影響。

2 實驗1

實驗1 目的是考察電子線性文本的對比度極性和顏色組合對閱讀疲勞的影響。

2.1 被試

選取本科生16 名，其中男女生各8 名，年齡范圍為18 ～21 歲，他們的顏色知覺、視力或矯正視力均正常。

2.2 實驗設計和實驗材料

實驗包括眼動追蹤實驗和主觀偏好等級評定兩部分。

眼動追蹤實驗采用2(對比度極性:正極性、負極性)×4(顏色組合:黑-白、黑-黃、藍-白、黑-綠)完全被試內設計，因變量為閱讀正確率和閱讀疲勞度。

實驗材料選取8 段難度相似的短文，每段字數(shù)約為1600 字，材料格式為宋體12 號字，單倍行距?？刂泼啃凶謹?shù)為50 字，無段落縮進，采用全角字符。根據(jù)已有研究(Shieh ＆ Lin，2000;Humar，Gradisar，＆ Turk，2008;Ling ＆ Schaik，2002)，選擇顏色組合的標準是依據(jù)閱讀效率較高、速度較快、引起較少視覺疲勞等指標。這里選擇符合其標準的顏色組合，且顏色對比度均大于0.90。文本顏色與屏幕背景顏色組合見表1，其中各種顏色RGB 參數(shù)為:黑(0，0，0)，白(255，255，255)，藍(0，0，255)，黃(255，255，0)，綠(0，255，0)。

表1 正、負極性和顏色組合表

主觀偏好等級評定方法為，自編對8 種不同對比度極性與顏色組合呈現(xiàn)方式的偏好程度的主觀評定表，具體內容為:調查被試平常每天閱讀電子文本的平均時間1 題;調查不同極性與顏色組合呈現(xiàn)方式的偏好度與主觀疲勞度3 題，偏好度采用李科特4 點等級評定，從1 ～4 表示非常不喜歡到非常喜歡;主觀疲勞度采用李科特7 點等級評定，從1 ～7表示非常不疲勞到非常疲勞。

2.3 實驗儀器和實驗過程

實驗采用Tobii -1750 型眼動追蹤儀，采樣率50Hz，精度0.5 度，屏幕刷新率60Hz，分辨率為1024×768;實驗程序采用眼動追蹤系統(tǒng)軟件Clearview2.0 呈現(xiàn)實驗材料，并同步記錄眼動數(shù)據(jù)。

實驗過程為基線實驗和正式實驗兩部分，為排除正、負極性及各顏色組合下背光亮度差別對瞳孔大小的影響，在正式實驗前先做基線實驗，基線實驗材料與正式實驗形式相同，內容不同。(1)基線實驗過程:首先被試端坐在屏幕前約50cm 處，要求在實驗中保持身體和頭部不要移動?；€實驗采用一個視覺搜索任務來測量不同極性下的瞳孔直徑。首先在屏幕上依次呈現(xiàn)兩種極性和四種顏色組合條件的中文材料，每種條件的材料1 篇，共8 篇，每篇約1600 字，呈現(xiàn)時間為30 秒，要求被試在呈現(xiàn)時間內找出某個特定詞語，并眼動追蹤實驗過程，記錄的瞳孔直徑作為該被試在各極性和顏色組合條件的瞳孔直徑基線值。(2)正式實驗有三部分:閱讀刺激材料，回答閱讀理解問題，填寫閱讀疲勞度和顏色組合偏好評定表。首先呈現(xiàn)指導語，接著在屏幕上呈現(xiàn)不同極性和顏色組合的電子文本，每篇短文的呈現(xiàn)時間為4 分鐘。若被試在4 分鐘內完成閱讀，則按鍵進入下一環(huán)節(jié)，未能完成則自動進入下一環(huán)節(jié)，眼動追蹤儀實時記錄眼動數(shù)據(jù)。8 篇文章的呈現(xiàn)次序不變，不同極性和顏色組合按拉丁方順序呈現(xiàn)，以消除順序效應和時間效應。被試每讀完一篇文章，需要回答3 道閱讀理解單選題，完成后就剛才閱讀時所感到的疲勞度和對呈現(xiàn)該文章的顏色組合偏好填寫閱讀疲勞度和個人偏好主觀評定表，整個實驗約1 小時。

2.4 實驗結果分析

統(tǒng)計每篇文章閱讀理解題的正確率、閱讀時間、瞳孔直徑大小以及被試主觀疲勞度、顏色偏好度等數(shù)據(jù)，其中閱讀理解題正確率為控制指標，正確率過低將剔除該被試的數(shù)據(jù)，全部數(shù)據(jù)用SPSS16.0 統(tǒng)計分析軟件處理。

閱讀理解平均正確率為83.15% ±9.92%;平均閱讀時間188.7 ±49.5 秒。

基線實驗與正式實驗中不同對比度極性與顏色組合下的瞳孔直徑均值的計算方法為:正式實驗的瞳孔直徑值減去基線值，并取負值得到瞳孔直徑的縮小量。取左右眼改變量的均值，不同對比度極性、顏色組合的瞳孔直徑改變量的描述性統(tǒng)計結果見表2。

表2 瞳孔直徑縮小量(mm)、主觀疲勞度、主觀偏好度描述統(tǒng)計(N=16)

注:瞳孔直徑縮小量為負值表示瞳孔直徑放大，正值表示縮小。

對各對比度極性、顏色組合的瞳孔直徑改變量的方差分析表明，對比度極性主效應不顯著;但顏色組合主效應顯著，F(xiàn)(3，45)=15.831，p ＜0.001，η2=0.513;對其事后檢驗結果為，黑-白、藍-白兩種顏色組合瞳孔直徑縮小量要顯著高于黑-黃、黑-綠顏色組合，黑-白與黑-黃、黑-綠:MD=0.145，p ＜0.05，MD =0.226，p ＜0.001;藍-白與黑-黃、黑- 綠:MD =0. 234，p =0. 001，MD =0. 315，p ＜0.001。這說明在閱讀中，黑-白與藍-白兩種顏色組合的疲勞度顯著高于黑-黃、黑-綠組合。再有對比度極性與顏色組合有顯著交互作用，F(xiàn)(3，45)=4.184，p ＜0.05，η2=0.218。簡單效應檢驗發(fā)現(xiàn)，顏色組合在正、負極性兩種水平均有顯著差異:F正極性(3，45)=13. 05，p ＜0. 001，F(xiàn)負極性(3，45)=9.36，p ＜0.001;而對比度極性在四種顏色組合均無顯著差異。

圖1 閱讀者對比度極性與不同顏色組合主觀偏好度變化趨勢

不同對比度極性、顏色組合在主觀報告疲勞度的主效應及交互作用均無顯著差異，但在主觀偏好的方差分析發(fā)現(xiàn)，對比度極性主效應顯著，F(xiàn)(1，15)=19.286，p ＜0.001，η2=0.563，被試對正極性偏好度顯著高于負極性文本;顏色組合主效應顯著，F(xiàn)(3，45)=3.856，p ＜0.05，η2=0.204，對比度極性與顏色組合交互作用不顯著。對顏色組合事后檢驗結果表明，被試對藍-白組合的偏好顯著高于黑-黃和黑-綠，MD =0.469，p ＜0.05，MD =0.656，p =0.001。從不同對比度極性與顏色組合的顏色偏好度變化趨勢(見圖1)可以看出，正極性的黑-白組合(白底黑字)有最高的偏好度，而負極性的黑-白組合(黑底白字)偏好度則最低。t 檢驗發(fā)現(xiàn)，白底黑字與黑底白字的偏好度差異顯著，t =4.443，p ＜0.001，η2=0.568。

3 實驗2

實驗2 目的是考察在引導式文本中對比度極性和顏色組合對閱讀疲勞的影響。

3.1 被試

選取本科生16 名，其中男女生各8 名，剔除兩名被試眼動軌跡未能追蹤到的數(shù)據(jù)，另補做兩人。所有被試的視力或矯正視力正常，顏色知覺正常，均未參加實驗1。

3.2 實驗材料

實驗材料選擇難度相近的文章共8 段，每段字數(shù)為460 ±10 字。字體為宋體，14 號，8 段文章的呈現(xiàn)順序不變。實驗材料以單行引導式文本形式呈現(xiàn)于屏幕中央，文本自右向左移動，移動速度為200 字/每分鐘。引導式文本區(qū)域寬度和高度為150×5mm。屏幕的背景顏色設置為中性灰色(128，128，128)，采用的顏色組合同實驗1(見圖2)。

圖2 采用黑-白正極性的實驗材料樣例

3.3 實驗設計

實驗設計同實驗1。

3.4 實驗儀器和實驗過程

實驗儀器同實驗1。由于引導式文本所占區(qū)域很小(約占總屏幕的3%)，而屏幕背景顏色為中性灰色，瞳孔直徑受亮度影響很小，故忽略不計，無需做基線實驗。正式實驗操作步驟同實驗1。

3.5 實驗結果分析

被試閱讀理解平均正確率為85. 55% ±7.12%。對各對比度極性和顏色組合的瞳孔直徑描述統(tǒng)計見表3。

表3 瞳孔直徑(mm)、主觀疲勞度、主觀偏好度描述統(tǒng)計(N=16)

圖3 閱讀者對不同對比度極性與顏色組合的主觀偏好度變化趨勢

對各對比度極性和顏色組合的瞳孔直徑方差分析表明，對比度極性主效應顯著，F(xiàn)(1，15)=40.566，p ＜0.001，η2=0.730，正極性的平均瞳孔直徑(4.385mm)顯著小于負極性(4.568mm)，表明被試閱讀正極性文本的視覺疲勞相對更大;顏色組合主效應不顯著，但對比度極性與顏色組合交互作用顯著，F(xiàn)(3，45)=3.295，p ＜0.05，η2=0.180。簡單效應檢驗發(fā)現(xiàn)，對比度極性的瞳孔直徑除了黑-綠組合無顯著差異外，正極性在黑-白、黑-黃、藍-白三種顏色組合均顯著低于負極性，F(xiàn)黑-白(3，45)=12.49，p ＜0.01，F(xiàn)黑-黃(3，45)=31.23，p ＜0.001，F(xiàn)藍-白(3，45)=12.64，p ＜0.01。顏色組合在正極性條件差異顯著，F(xiàn)(3，45)=4.60，p ＜0.01，黑-白和黑-綠顏色組合顯著高于黑-黃組合，而在負極性條件則無顯著差異。

同實驗1，閱讀者在引導式文本的對比度極性和顏色組合的主觀疲勞度均無顯著差異，但在顏色偏好度的方差分析表明，對比度極性主效應顯著，F(xiàn)(1，15)=5.448，p ＜0.05，η2=0.266，對正極性文本的偏好顯著高于負極性文本。顏色組合主效應顯著，F(xiàn)(3，45)=4.200，p ＜0.05，η2=0.219，對白底黑字組合的偏好顯著高于其它顏色組合;二者的交互作用不顯著。閱讀者對各對比度極性與顏色組合的主觀偏好度變化趨勢見圖3。

4 討論

4.1 電子線性文本的對比度極性、顏色組合對閱讀疲勞的影響

實驗1 結果表明，由于實驗選取的都是對比度高的顏色組合，色彩差異明顯，所以閱讀電子線性文本的瞳孔直徑縮小量在正、負對比度極性無顯著差異，這說明在電子線性文本中，視覺疲勞僅與不同顏色組合有關，背景或前景顏色的深淺并不顯著影響視覺疲勞。

在不同顏色組合條件的瞳孔直徑縮小量差異顯著，無論正、負極性，藍-白色組合都導致較大的瞳孔直徑縮小，這表明藍-白色搭配不是一種適宜閱讀的顏色組合;而最為常見的白底黑字顏色組合所產生的視覺疲勞在正極性中最高，這與以往研究結論是一致的，即白底黑字過強的亮度對比使人眼的調節(jié)機能始終處于高負荷狀態(tài)，在長時間閱讀中更容易視覺疲勞(Buchner，Mayr，＆ Brandt，2009)。黃底黑字、綠底黑字、黑底綠字導致的瞳孔縮小量均較小，說明這幾種顏色組合不容易引起視覺疲勞。黃底黑字和綠底黑字兩種顏色組合的疲勞度均較低，說明在正極性下將背景色調整為亮度較高但不如黑白對比那么強烈的顏色組合，不僅不會顯著降低對比度，還可以顯著降低視覺疲勞，這表明顏色差異可能也是影響視覺疲勞的因素，過大或過小的顏色對比差異都容易導致視覺疲勞。實驗1 結果還發(fā)現(xiàn)負極性文本的變異較正極性文本更大，這印證了已有研究的結論，負極性文本有更大的個體差異(Saito et al.，2010)。

閱讀者對不同顏色組合的偏好也同已有結論一致，即對正極性文本的偏好程度顯著高于負極性文本，這可能是熟悉效應所致，由于以往累積的對紙質文本(白底黑字)的知覺經驗和習慣，因而對正極性文本更偏好，但生理指標則表明這種顏色組合不能有效減輕眼睛負擔，說明人們對顏色的主觀偏好與生理反應并非是一致的。

閱讀者對各對比度極性和顏色組合的主觀疲勞度評定無顯著差異可能的原因是:閱讀每篇文章的平均時間約為4 分鐘，盡管生理指標已反映出差異，但對于每天有大量閱讀量的大學生來說，在主觀上還未覺察到自身的疲勞感，與生理反應相比，這種主觀的疲勞感覺的靈敏度較差。

4.2 引導式文本的對比度極性、顏色組合對閱讀疲勞的影響

實驗2 結果表明，引導式文本的對比度極性效應十分顯著，正極性條件在四種顏色組合的瞳孔直徑均顯著小于負極性條件，這說明正極性的文本更容易使閱讀者產生閱讀疲勞，而在電子線性文本中則未發(fā)現(xiàn)這種效應，分析其原因，可能是讀者在追蹤動態(tài)的引導式文本時比靜態(tài)的電子線性文本需要更多的認知資源，當面對更復雜的信息時，對人眼的運動和調節(jié)要求更高，因而增加了人眼的疲勞程度，相對而言，則凸顯出負極性文本不易疲勞的優(yōu)勢。

閱讀者對不同對比度極性和顏色組合的顏色偏好度主效應均顯著。除黑-綠組合無顯著差異外，黑-白、黑-黃、藍-白三種顏色組合在正極性條件的偏好程度均顯著高于負極性，這一結果與Shieh和Lin(2000)的結論一致。閱讀者對四種顏色組合的主觀偏好在正、負對比度極性的變化趨勢一致，說明在引導式文本中，對比度極性的影響較為穩(wěn)定。

綜上所述，對于電子線性文本和引導式文本的不同極性、顏色組合和主觀偏好度上閱讀者在視覺疲勞度存在差異，電子線性文本在不同顏色組合存在顯著差異，而引導式文本則在對比度極性上存在顯著差異;但閱讀者對兩種文本的主觀偏好度是一致的，即更偏好正極性文本。

5 結論

5.1 在電子線性文本中不同顏色組合的視覺疲勞度差異顯著，黃底黑字、綠底黑字和黑底綠字引起的視覺疲勞較弱，而閱讀者在正負對比度極性條件視覺疲勞度無顯著差異。

5.2 在引導式文本中不同對比度極性的視覺疲勞度差異顯著，正極性文本引起的視覺疲勞更強，而閱讀者在不同顏色組合條件的視覺疲勞度無顯著差異。

5.3 無論電子線性文本還是引導式文本，閱讀者普遍更偏好正極性文本。

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