Теория и методология дизайн-проектирования

Эргономический анализ существующих машин и оборудования обычно производится в такой последовательности: позиционный анализ, динамический анализ взаимодействия оператора с машиной, анализ усилий, прикладываемых к органам управления, анализ информации о работе машины и средств ее отображения.

Позиционный анализ выявляет положение тела оператора во время работы и соответствие ему расположения органов управления и контроля.

Динамический (скорее - кинематический) анализ выявляет траектории движения оператора, изменение поз, длительность рабочих операций (поз) и проч. Хорошую помощь в этом оказывает фото- и видеосъемка. Уточняется частота и алгоритм использования всех органов управления и контроля, составляется матрица частоты использования органов управления. Такой анализ позволяет предложить более рациональную компоновку органов управления и контроля машины.

Удобство работы оператора во многом зависит от усилий, которые он должен прикладывать к органам управления, от их направленности, траектории и требуемой плавности движения. Эргономический анализ модернизируемого оборудования позволяет предложить конструктивные решения, повышающие удобство его эксплуатации. Если оборудование только проектируется, то достоверность результатов эргономического анализа и проектирования существенно повышается при компьютерном трехмерном моделировании работы оператора и машины, а также при натурном макетировании.

3.4 Эргономические принципы размещения и конструирования органов управления

Работа на многих современных производственных машинах и оборудовании отличается операторско-диспетчерским характером труда и требует от конструктора знания эргономических принципов рационального проектирования пультов управления, самих органов управления (ОУ) и выбора средств информации, не требующих от оператора излишнего напряжения памяти и внимания.

К органам ОУ относятся: кнопки, переключатели, педали, рукоятки, рычаги, маховички, штурвалы.

ОУ должны быть легко доступны, рационально расположены и хорошо просматриваться оператором. Их конструктивное оформление должно (в зависимости от функционального назначения) различаться по конструкции, цвету, материалу и др.

В зоне зрительного поля оператора и оптимальной досягаемости располагают наиболее важные и часто используемые ОУ. При этом особо выделяют аварийные ОУ и те, которыми оператор пользуется “вслепую” - они по форме, размерам, цвету, отдельному расположению должны отличаться от остальных. Часто такие ОУ дублируют для удобства пользования ими в разных положениях оператора.

Второстепенные ОУ можно располагать вплоть до крайних границ зоны досягаемости и визуального контроля. Органы периодической настройки и редко используемые могут размещаться в удобных по конструктивным соображениям местах оборудования.

Обычно ОУ компонуют в несколько четко различимых и функционально связанных групп. Простейший пример - клавиатура персонального компьютера.

Количество ОУ должно быть оптимальным (т.е. минимально необходимым) и они должны иметь высокую степень соответствия антропометрическим, биомеханическим и психофизиологическим возможностям человека. Их конструкция должна быть удобна для руки, обеспечивать безопасность оператора и блокировки, исключающие случайные срабатывания и возможность постановки их в неправильное или запрещенное положение.

Сегодня такие ОУ как электрические и пневматические кнопки, линейные и поворотные переключатели, хорошо конструктивно отработаны и широко представлены рядом фирм на рынке элементной базы машиностроения. Конструктор должен уметь выбрать подходящие и с учетом эргономических факторов расположить их на машине и выносном пульте управления. Однако при проектировании уникальных изделий или дизайнерской проработке единого стилевого решения новой техники (дорогие стиральные машины, факсы, аудиоаппаратура и т.п.) проектируются и сами кнопки и переключатели. Правда, чаще это касается лишь формы собственно нажимных элементов и поворотных рукояток, в то время как конструкция самого переключателя по соображениям надежности и экономики обычно принимается стандартной.

Для аварийного быстрого отключения используются так называемые ладонные кнопки.

Рычаги (управляющие и силовые рукоятки), педали и маховички обычно проектируются вместе с машиной. В эргономике разработаны соответствующие правила и рекомендации проектирования таких ОУ и размещения их на машине. Так, например, управляющие рычаги не должны иметь более 8 фиксированных положений, лучше - 2 - 4 положения.

Форма рукоятки управляющих и силовых рычагов должна хорошо соответствовать способу захвата рукоятки кистью, характеру перемещения, развиваемым усилиям (сравните рукоятки ножовки, электроинструмента, ручного тормоза автомобиля, портновских ножниц и др.). Вопросы рационального проектирования рукояток рассматриваются в разделе эргономики - хиротехника.

Диаметры маховиков в машиностроении обычно выбираются в диапазоне 150…400 мм в зависимости от прикладываемого усилия, высоты их расположения над полом и рабочей позы оператора. Рукоятку маховика часто делают не вращающейся, что способствует повышению точности регулировки.

Педали служат для дискретного или плавного (без точностных требований) ввода управляющего воздействия. Педали должны проектироваться с учетом их возврата в исходное положение пружиной. При этом полный ход педали не должен превышать 125 мм, частота использования - до 20 раз/мин, усилие - не более 60…120 Н (60 Н - если работает только носок ступни), а при частом нажатии на педаль усилие следует уменьшить до 20 Н. При работе стоя использовать педали не рекомендуется.

При проектировании машины конструктору следует предусматривать линейную зависимость между величиной усилия на ОУ и результирующим эффектом. Не следует думать, что чем меньше усилие, прикладываемое к ОУ, тем лучше будет для оператора. Если оператор не будет чувствовать усилия противодействия со стороны ОУ, то это может существенно снизить точность перемещения ОУ. Поэтому при использовании сервомеханизмов, позволяющих оператору экономить мышечную силу, в конструкцию закладываются устройства искусственной имитации противодействия органов управления (например, в системе управления самолетом).

Конкретные рекомендации по проектированию ОУ и их компоновке для различных проектных ситуаций можно найти в справочной эргономической литературе.

3.5 Эргономические особенности проектирования и компоновки средств отображения информации

К СОИ относятся: дисплеи управляющих ЭВМ и микропроцессоров, контрольно-измерительные приборы (вольтметры, амперметры, счетчики и проч.), мнемосхемы, световые табло, индикаторные лампы, лимбы и т.д.

При выборе СОИ учитываются: характер технологического процесса (например, что происходит при термической обработке или обработке изделия в вакуумной камере можно судить лишь по показаниям соответствующих приборов), тип системы управления, требуемые средства контроля, условия работы оператора, а также требования технической эстетики и эргономики.

Основные эргономические требования к СОИ:

Информация от СОИ должна быть точной, своевременной и в количествах, соответствующих реальным возможностям оператора для оценки рабочей ситуации, принятия решений и осуществления управляющих воздействий.

Форма представления информации должна быть удобна для ее использования. Перекодирование и пересчет информации должны быть исключены.

Соответствие информации психофизиологическим особенностям восприятия оператора (например, частота поступления сигналов не должна превышать 75 ед/мин, число одновременно контролируемых приборов не должно превышать 72)

Часто оператору не нужна информация об абсолютной величине того или иного параметра, а нужно лишь знать его отклонение от нормы, от своеобразного нуля, и знак этого отклонения. В этих случаях следует использовать приборы “нуль-индикаторы”.

Наглядность представления информации. Этому важному требования особенно для больших систем в полной мере соответствует мнемосхемы.

Мнемосхема наглядно представляет структуру и функционирование основных модулей технологического оборудования. Это может быть графическое или световое (и цветовое) отображение функционирования основных модулей и отклонения от заданных режимов в тех или иных устройствах. Характерный пример - мнемосхема на пульте управления энергетическим объектом (АЭС, ТЭС). Разумеется, мнемосхема не должна быть перегружена второстепенной информацией.

При размещении индикаторов на пульте управления следует учитывать их значимость, последовательность и частоту обращения к ним оператора, длительность считывания оператором различных данных и т.п.

Индикаторы объединяют при размещении на пульте по типу или характеру выдаваемой информации (так называемый принцип функциональной организации приборной панели). Расположение СОИ горизонтальными рядами в поле зрения считается предпочтительным. Часто взаимное расположение СОИ согласовывают с пространственным расположением агрегатов машины или линии (принцип “картинности”). Кроме того, должно быть согласовано направление движения индикатора и ОУ (рис.3.5).

Широко используются в производственном оборудовании также знаковые СОИ: буквы, цифры, условные обозначения и графические символы, пиктограммы, товарные знаки, логотипы, которые облегчают управление оборудованием и производством и придают ему определенную эстетическую выразительность. Такое кодирование информации является наиболее универсальным и позволяет оператору легко ориентироваться при освоении пульта управления и работы оборудования, в т.ч. импортного. При этом наибольшее распространение получили натуралистические символы. Примеры таких символов в станкостроении хорошо известны:

Иногда используются и системы абстрактных символов.

Такой способ кодирования информации широко используется в интерьерах общественных зданий (на вокзалах, в аэропортах, в торговых центрах и др.), на предприятиях как единая система пиктограмм справочно-информационной службы, при организации движения пешеходов и транспорта на улицах (дорожные знаки и указатели), при разработке символики различных видов спорта на Олимпийских играх, при создании фирменных знаков и логотипов, в разработке армейской символики и знаков отличия (рис. 3.7, 3.8, 3.9). Преимущества такой лаконичной и образной информации очевидны - она понятна широкому кругу людей, независимо от их языка, уровня образования и может быть унифицирована в международном масштабе. Поэтому уровень требований к информативной четкости, к художественно-графическим и эстетическим качествам таких СОИ должен быть чрезвычайно высоким.

4. ТОВАРНЫЕ ЗНАКИ, ЗНАКИ ОБСЛУЖИВАНИЯ И ЗНАКИ СООТВЕТСТВИЯ КАК ОБЪЕКТЫ ДИЗАЙНЕРСКОЙ РАЗРАБОТКИ

Обычно всякий поставляемый на рынок товар снабжается целым рядом информационных знаков, наносимых на упаковку или сам товар. Они дают информацию:

- о фирме-производителе товара (товарные знаки);

- о соответствии товара нормативным документам (знаки соответствия, сертификационные знаки);

- о содержании отдельных компонентов;

- о правилах использования товара или способах обращения с ним при транспортировке (манипуляционные знаки);

- об экологическом качестве товара;

- о риске, возникающем при использовании, хранении, перевозке и утилизации опасных веществ и материалов (предупредительные знаки).

Особая роль в продвижении товара на рынке принадлежит товарному знаку.

В обиходе товарным знаком (ТЗ) называют логотип (logotipe - англ.) фирмы-изготовителя, проставленный на производимом ею продукте.

Роль ТЗ в экономической жизни государства огромна. Обычно ТЗ выполняет функцию гаранта качества товара, это добрая репутация фирмы (good will). Другая функция ТЗ - индивидуализация товаров и их изготовителей на рынке. Наконец, очень важна рекламная функция ТЗ. Для этого он должен использоваться на самом товаре, на его упаковке, в вывесках, объемных сувенирах, наружной рекламе и проч.

ТЗ во всем мире являются объектами интеллектуальной собственности (так называемые нематериальные активы предприятий) и проходят соответствующую государственную регистрацию. Согласно закону Российской Федерации (1992г) «О товарных знаках, знаках обслуживания и наименованиях мест происхождения товаров» регистрируются в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (Роспатент) и охраняются государством (в течении 10 лет) не только ТЗ различных промышленных фирм, но и знаки обслуживания - это ТЗ предприятия или физического лица, предоставляющего услуги (например: HOTEL ***** METROPOL, «Нотариус Иванов Иван Иванович»).

Полезно знать, что ТЗ и сам по себе считается товаром. И чем он старше и известнее, тем выше его стоимость. Скажем, товарный знак Marlboro компании Philip Morris оценивается в 31,2 млрд долларов, что вдвое превышает годовой объем продаж сигарет Marlboro на мировом рынке. ТЗ фирмы Coca-Cola оценивается в 24,4 млрд.долларов, что также вдвое больше годового объема продаж товара этой фирмы.

ТЗ являются предметом серьезной дизайнерской разработки. Их классификация показана на рис. 4.1. ТЗ могут быть: словесные, изобразительные, объемные, комбинированные, а также звуковые, световые и даже в виде запахов.

Наибольшее распространение получили словесные ТЗ. Около 80% всех ТЗ, известных в мире, - словесные. Они должны быть краткими, звучными, легко различимыми в написании и хорошо запоминающимися. Словесные ТЗ удобны для рекламы не только по телевидению, но и по радио. Удачно придуманный словесный ТЗ часто завоевывает широкую популярность и даже становится символом технического прогресса вообще, а не только современной видео-, аудио- и компьютерной техники. Словесный ТЗ должен характеризовать предприятие, товар или услуги. Он должен быть оригинальным и кратким ( не более трех слогов). В качестве такого удачного ТЗ можно привести АКВАФОР, а особо неудачного - название голливудской кинокомпании METRO GOLDWIN MAYER ARS GRATIA ARTIS.

Словесный ТЗ должен быть удобопроизносимым и благозвучным. Вспомним историю с отечественными автомобилями «Жигули», «Москвич», «Запорожец». Все эти названия легко выговариваются славянами, но совершенно непроизносимые для говорящих на германских и романских языках. Поэтому пришлось зарегистрировать упомянутые автомобили за границей как LADA, ALEKO и YALTA.

Если товар предполагается и для экспорта, то непременно нужно выяснить, нет ли в языках тех стран, куда будет поставляться данный товар, каких-либо смешных, неприличных или оскорбительных слов, схожих по звучанию с наименованием разрабатываемого товара. Вот пример такого рода: португальские сардинки в масле под названием UNITAS не очень-то хочется подавать на обеденный стол, да и слово OSRAM (ТЗ ламп накаливания одноименной фирмы) не очень эстетично для русского слуха.

В целом же все многообразие словесных ТЗ сводится к двум основным типам:

- обозначения в виде слов естественного языка, например: «Скороход» - название С-Петербургской обувной фабрики. Этот ТЗ вызывает ассоциации и с товаром как объектом маркировки. «АИСТ» - медицинские столы для новорожденных;

- обозначения в виде искусственно образованных слов, например МЕЧЕЛ - МЕталлы и сплавы от ЧЕЛябинского металлургического комбината.

Словесные ТЗ регистрируются как в обычном шрифтовом исполнении, так и в специфическом графическом исполнении, придающем им оригинальный хорошо запоминающийся вид. Такие ТЗ и называются логотипами.

Изобразительные ТЗ. Сейчас среди ТЗ, регистрируемых за границей, около 75% приходится на словесные ТЗ, а в России - на изобразительные.

Изобразительные ТЗ могут представлять собой:

1) изображения людей, животных, неодушевленных предметов (как реалистичные, так и стилизованные);

2) геометрические символы (треугольник, символизирующий гору, круг - Солнце и т.п.);

3) абстрактные изображения - линии, фигуры;

4) изобразительные композиции орнаментального характера;

5) шрифтовые единицы в художественной индивидуальной трансформации (стандартные буквы и цифры не регистрируются в качестве изобразительных ТЗ);

6) любые комбинации перечисленных элементов.

Примеры изобразительных ТЗ представлены на рис.4.2. Легко видеть, что граница между словесными и изобразительными ТЗ иногда достаточно размыта.

Объемные ТЗ. Практика показывает, что чаще всего в качестве объемного ТЗ заявляется упаковка товара (коробка, флакон) или оригинальная форма самого изделия.

Объемный ТЗ есть именно знак конкретного ТОВАРА, а не изготовителя со всем спектром его продукции. Объемных ТЗ регистрируют сравнительно немного (в основном от зарубежных заявителей). Пример - водочные бутылки фирмы «П.А.Смирнов и его потомки в Москве». Здесь часто есть проблема: объемный ТЗ или промышленный образец (ПО) нужно заявлять? Свидетельства на ТЗ защищает упаковку лишь как средство маркировки и рекламы определенного товара, в то время как ПО отражает фирменный стиль изготовителя.

Комбинированные ТЗ - представляют собой сочетания изобразительных, словесных, объемных и проч. элементов. Чаще всего встречаются словесно-изобразительные комбинации. Эти знаки должны быть результатами особо тщательной дизайнерской разработки, т.к. должны сочетать хорошо запоминающийся образ и легко произносимое слово. В противном случае при недостаточной выразительности (различительной способности) графической или/и словесной части могут быть проблемы с реализацией товара. На рис. 4.3 показаны примеры различных дизайнерских подходов к построению таких ТЗ.

Следует отметить, что этикетки упаковок чая, кофе, спичек, алкогольных напитков и т.п. - это особая категория комбинированных ТЗ. Обычно они не отличаются лаконизмом и задача дизайнера - ярко и оригинально выделить название товара.

Другие виды ТЗ - звуковые, цветовые, светозвуковые, ароматические. Они рассчитаны на восприятие органами чувств. Примеры: позывные радиостанции «Маяк», рев мотоциклетного двигателя (ТЗ фирмы Harley Davidson), звук сирены и световые сигналы пожарных машин, духи «Шанель №…» и т.п.

Знаки соответствия подтверждают соответствие товара стандартам (национальным или международным - транснациональным). Проводит регистрацию Госстандарт.

Рекомендуемый алгоритм разработки ТЗ:

1

2

3

4

5

6

7 8

9

5. МОДУЛЬНЫЙ ИЛИ КОМБИНАТОРНЫЙ ПРИНЦИП ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Модуль в дизайне - это величина, принимаемая за основу при нахождении размеров проектируемых изделий и их частей, которые всегда кратны избранному модулю. Такой подход облегчает решение задач формообразования изделий. В основе его лежит идея технологической, экономической и эстетической целесообразности.

В архитектуре и строительстве у нас, как и во многих других странах, в качестве модуля принята величина М=10 см, в Англии и США - 4 дюйма (10,16 см) и только в ФРГ установлен другой модуль - 1/8 метра, т.е. 12,5 см.

Комбинаторный принцип модульного построения мы видим в проектировании кухонной мебели, стенок, быстро переформируемых из модулей помещений и спортивных залов, панельных домов и т.д.

Истоки модульного построения можно видеть в окружающей нас природе. Вся “продукция” природы основана на трех основных “модулях” - электрон, протон, нейтрон, которые сочетаясь по определенным законам, образуют различные пространственные системы - чуть больше ста разновидностей атомов. Но лишь двенадцать из них составляют 99,5% массы всей земли, её атмосферы и гидросферы. Т.е. наша планета состоит в основном из 12 стандартных “модулей”, которые в свою очередь, сочетаясь по определенным законам, создают бесконечное количество молекул и пространственных форм.

Живая природа дает уникальные примеры модульного комбинаторного построения: лепестки цветов, листья деревьев, семена злаков в колосе, ягоды малины и ежевики, чешуя рыб и шишек, панцири животных, пчелиные соты и т.д.

Комбинаторные построения дают большое разнообразие форм и размеров “конструкций” живой природы. Но важно отметить, что при этом принципе “массового производства” в живой природе практически нет строго одинаковых творений: все листья, чешуйки, цветки, животные, люди всегда отличаются друг от друга.

В технике модульное построение промышленных изделий основано на массовом или серийном производстве стандартных элементов: крепеж, подшипники, редукторы, двигатели, пневмогидроаппаратура, модули и компоненты электронной техники, несущие профили в станинах машин, цельные металлоконструкции и агрегаты (секции машин, вагоны поезда и проч.). Таким образом, модульный принцип позволяет быстро и экономично создавать широкую номенклатуру и варианты изделий из ограниченного числа серийно производимых стандартных элементов. Пример - фирма «BOSCH» - элементы несущих конструкций и др. Однако требуется тщательное осмысление разработки модульных элементов, чтобы собираемое из них изделие было бы не только технологичным и экономичным в производстве, но и эстетически выразительным.

оэтому наряду с узаконенными в технике рядами предпочтительных чисел, существуют и другие числовые ряды и модульные системы: ряды Фибоначчи, Модулор Ле Корбюзье, система чисел Э.Нейферта с модулем 12,5 см, система В.А.Пахомова с модулем 5 см, система итальянской фирмы “Оливетти” с модулем 17 см и др. Модулор архитектора Ле Корбюзье (рис. ) представляет собой измеритель масштаба, в основу которого положены пропорции человеческого тела со средним ростом 183 см и система чисел в соответствии с “золотым сечением”. В Модулоре имеется связь между метром, футом, дюймом и размерами тела человека. Антропометрическая система АСМОС В.А.Пахомова ориентирована на средний рост 170 см. (рис. ). Однако не следует идеализировать ни одну из названных систем. В дизайнерских разработка не прослеживается предпочтительное использование какой-либо из них. В том числе не пользуется популярностью у дизайнеров и Модулор Ле Корбюзье.

В условиях рыночной экономики весьма велика роль фирменного и товарного знака. Фирменный знак - это условное лаконичное графическое обозначение, эмблема производственного предприятия или торговой фирмы, авиационной компании, отеля и т.д., которое заменяет официальное, часто длинное и трудно запоминающееся название (рис…). Товарный знак - это тоже графическое изображение, но присваиваемое определенному товару. Иногда фирменный и товарный знаки могут совпадать (например, у обувной фирмы “Скороход”), а иногда они существенно отличаются. Так например, машины Волжского автомобильного завода имеют один и тот же фирменный знак, но различные знаки: “Нива”, “Жигули”, “Самара”, “Ока”.

Фирменный и товарные знаки являются предметом серьезной дизайнерской разработки. Они могут представлять собой плоский рисунок или объемное изображение (например, у автомобилей “Мерседес”, “Ауди”), буквенные комбинации, знаки-монограммы (“Зенит”), знаки-слова, звуковые символы (позывные радиостанции “Маяк”) и даже запахи (духи “Шанель № ”). Такие знаки-символы должны без словесных пояснений вызывать ассоциативные представления о фирме производителе и качестве товара, они являются визитной карточкой товара. Для известных фирм стоимость такого знака бывает весьма велика в общей цене фирмы (в случае ее продажи).

Фирменные и товарные знаки во всем мире являются объектами интеллектуальной собственности и проходят соответствующую государственную регистрацию.

На рис…. показаны примеры национальных знаков качества (соответствия), присваиваемые в разных странах товарам, отвечающим высоким требованиям государственных и международных стандартов, а также примеры символьной промышленной графики, используемой на упаковке товара или сопроводительной документации.

Цвет в художественном проектировании

Вопросы природы цвета его восприятия имеют большое значение в художественном проектировании оборудования, производственной среды и знаковой информации. Существуют три группы факторов, определяющих использование цвета в производственной среде:

Цвет - это средство отображения информации.

Цвет - фактор зрительного комфорта. Психологическое действие цвета на человека огромно. Цвет способен вызывать у человека различные эмоции и ассоциации, увеличивать или уменьшать пространство.

Цвет в современной технике выступает фактором качества и неудачно выбранный цвет делает порой неконкурентоспособным само изделие.

Настоящие лекции по цвету в художественном проектировании включают вопросы тесно связанные с физикой цвета, физиологией и психологией его восприятия, цветом в технике, цветовым проектировании производственной среды и знаковой информации.

Основы теории цвета

Основные положения

Цвет - свойство тел вызывать определенные зрительные ощущения в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого видимого излучения. В области видимого спектра (рис.1) длины волн находятся в пределах от 360 до 780 нм. Спектр белого света имеет семь основных цветов и может быть разделен на три области:

-длинноволновую -780-600нм (от красного до оранжевого);

-средневолновую - 600-500 нм (от оранжевого до голубого);

-коротковолновую -500-360 нм (от голубого до фиолетового).

Цвета спектра чередуются в следующей последовательности: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Цвет предметов, окружающих нас зависит от их способности отражать или пропускать падающий на них световой поток. Часть светового потока, достигая поверхности тела, отражается, а часть поглощается и переходит в другие виды энергии, обычно в тепловую. Существуют два типа отражения: зеркальное и диффузное. При зеркальном отражении угол падения равен углу отражения. При диффузном отражении луч отражается во всех направлениях. Для отраженного света коэффициент поглощения, а значит, и коэффициент отражения меняются в зависимости от длины волны. Существуют и другие более сложные отражения и поглощения - ремиссия, рефракция, полное отражение и абсорбция (поглощение).

Все цвета делятся на две группы: ахроматические и хроматические. К ахроматическим цветам относятся белые, черные и все серые цвета, начиная с самого светлого и кончая самым темным. К хроматическим цветам относятся все спектральные цвета и пурпурные со всеми переходами и оттенками между ними.

Хроматических цветов - бесчисленное множество, однако, человеческий глаз способен отличать друг от друга всего около 300. Тела, имеющие хроматический цвет (например, коричневый стол или зеленая доска), характеризуются избирательным поглощением, их коэффициент отражения различен для разных длин волн.

Тела, имеющие ахроматический цвет (например, белая стена или черная доска), характеризуются неизбирательным поглощением, т.е. их коэффициент отражения одинаков для всех длин волн.

Каждый хроматический цвет обладает тремя основными свойствами: цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.

Цветовой тон - основное отличительное свойство хроматического цвета, благодаря которому одни цвета называют красными, другие желтыми и т.д. Цветовой тон определяется длиной волны.

Светлота - степень отличия данного цвета от черного, т.е. определяет количество черного в цвете.

Насыщенность (чистота) - учитывает степень разбавления хроматического цвета белым. Самыми чистыми являются спектральные цвета. Их насыщенность равна 100%.

Смешение цветов

В технической эстетике, архитектуре, изобразительном искусстве и других сферах человеческой деятельности широко используется смешение цветов. Смешение цветов - это образование новых путем составления их из двух или нескольких других цветов. В учении о смешении цветов различают сложение и вычитание цветов, физическая сущность которых различна.

При аддитивном смешении цветов (сложение) лучи от разных источников как бы накладываются друг на друга. Пространственное сложение цветов основано на слитном восприятии разноцветных элементов малых размеров. Такое смешение цветов можно наблюдать при рассматривании пуантиллистической картины и отдаленных пейзажей. При близком рассмотрении пуантиллистической картины мазки красок воспринимаются отдельно, при удалении от картины отдельные красочные мазки смешиваются в целостное изображение. Временное смешение (усреднением) можно наблюдать на оптическом быстро вращающемся круге, а также при вращении детской игрушки юлы.

Субтрактивное смешение цветов - смешение посредством вычитания и заключается в вычитании из светового потока какой-либо его части путем поглощения. Субтрактивное смешение цветов происходит при смешении фильтров и красок.

В полиграфической промышленности при рассматривании цветных иллюстраций можно наблюдать сразу же два эффекта: сложение и вычитание цветов. Там, где точки растрового изображения накладываются одна на другую наблюдается вычитание цветов, а где точки располагаются рядом друг с другом наблюдается сложение цветов.

Систематизация цвета

Простейшей системой цветов является цветовой круг. В зависимости от видов смешения цветов (аддитивное, субтрактивное) можно построить различные цветовые круги.

Аддитивный цветовой круг (рис.2) можно получить, если цвета радуги (красный, желтый, зеленый, синий, фиолетовый) расположить в виде круга, замкнув пурпурным цветом, которого нет в спектре. При этом цветовой круг разделяют на две части так, чтобы в одну вошли теплые, а в другую холодные цвета. В центре круга располагается белая точка как результат смешения всех цветов. Кроме того, белый свет образуется и при смешении пар дополнительных (противоположных в спектре) цветов, например, желтого и синего. Вокруг белой точки группируются цвета всех ступеней светлоты.

При создании субтрактивного цветового круга (рис.3) используются только цвета спектра. В центре круга располагается серая точка - результат смешения всех абсолютных цветов. На линии, которая связывает эту точку с абсолютным цветом, находятся все ненасыщенные цвета соответствующего цветового тона. Их насыщенность возрастает по мере приближения к абсолютному цвету. Дополнительные цвета при аддитивном и субтрактивном смешении несколько отличаются. В аддитивном круге дополнительными являются желтый и синий, красный и зеленый; в субтрактивном - желтый и фиолетовый.

На практике применяют цветовые круги, содержащие 12, 24, 48 и более цветов. Цветовой круг является удобным инструментом, который позволяет выполнить различные цветовые комбинации для достижения любого цветового тона. На плоскости круга можно построить различные варианты смешения цветов друг с другом. Кроме того цветовые круги служат для выбора гармоничных цветовых сочетаний. Учеными в разное время были разработаны свои цветовые круги: Ньютоном (1680), Гете (1810), Манселлом (1915), Рабкиным (1950).

На основании смешения цветов возникла наука об измерении цветов - колориметрия. Система колориметрии основана на смешении трех цветов: красного, зеленого и синего, которые называют основными. На этом же основано получение изображения в цветном телевидении.

Тон, светлота и насыщенность являются параметрами, точно определяющими каждый цвет. Для наглядного восприятия всех цветов пользуются трехмерным пространством в котором можно построить цветовое тело. На протяжении длительного периода учеными разработаны различные по форме цветовые тела.

На рис.4,5 представлено цветовое тело Оствальда в форме двойного конуса (два идентичных конуса с общим основанием и центральной осью). За основание был взят 24-ступенчатый цветовой круг. Ось двойного конуса перпендикулярна плоскости цветового круга. Точки вдоль оси соответствуют нейтральным серым тонам, которые постепенно меняются от черного цвета внизу до белого цвета на верху. Двойной конус имеет 24 сектора, каждый из которых представляет один цветовой тон и имеет треугольную форму. Дополнительные цвета расположены на противоположных секторах. Вершина каждого однотонального треугольника характеризует чистый цвет. Все точки внутри треугольника соответствуют цветам смесей чистого цвета с черным и белым. Сечение цветового тела Оствальда вертикальной плоскостью представляет собой два однотональных треугольника, расположенные вместе. Множество таких сечений цветового тела составляют цветовой атлас Оствальда (каждое сечение соответствует странице атласа). Для определения цвета поверхности её цвет визуально сравнивается с образцами выкрасок в атласах цвета, в которых цвету присваивается буквенный или цифровой код. Для более точного определения цвета требуются оптические приборы.

Кроме атласов по цвету, промышленностью выпускаются тысячи образцов тканей, красок, пластмасс и других материалов, в которых выбор цветов не связан с их распределением в цветовом теле. Эти наборы представляют материалы тех цветов, которые собирается продавать изготовитель.

Все встречающиеся в природе и человеческой деятельности цвета и их насыщенность удобно устанавливать по графику Международной колориметрической системы МКО (рис.6), где в координатах x, y даются цветовой тон, длина волны и чистота цвета, характеризующая насыщенность. График построен таким образом, что внешняя кривая локус - соответствует абсолютно чистым цветовым тонам. На локусе показаны значения длин волн в нанометрах. Цветность пигментов ограничивается линией абсолютных цветов пигментов. Внутри плоскости графика расположена ахроматическая (белая) точка. По мере удаления от ахроматической точки и приближения к точке спектрального цвета чистота цвета возрастает. Цветовой график МКО используется для определения любого цвета, для определения дополнительных цветов и цветов смесей.

Основные закономерности восприятия цвета

Особенности зрения

Глаз, зрительный нерв и зрительный центр головного мозга составляют физиологическую основу органов зрения. Для зрения характерен ряд особенностей.

Хроматические цвета и форма предметов лучше всего различаются центром сетчатки, тогда как боковые участки поля зрения служат в основном для восприятия движения предметов. Это связано с неравномерным распределением светочувствительных элементов палочек и колбочек. Красный, зеленый и фиолетовый цвета привлекают внимание в центре поля, на периферии же теряют свою силу и кажутся серыми. Желтый же воспринимается как действенный и на периферии поля зрения. По этой причине его используют в качестве предупреждающего на транспорте или производстве.

При значительном ослаблении света голубые, синие и фиолетовые цвета выигрывают в яркости по сравнению с красными и желтыми (из-за эффекта Пуркинье).

Из-за явления иррадиации темные предметы на светлом фоне кажутся меньше своих истинных размеров, а светлые предметы на темном фоне кажутся больше (рис.7).

Большое значение при восприятии цвета имеет такое явление как адаптация - приспособление зрительного аппарата к той или иной освещенности. При переводе взгляда со светлой поверхности на темную и, наоборот, из-за адаптации глаза расходуется время 5-10 сек., вызывая при этом утомление и притупление внимания. Светлота окружения должна быть различной в зависимости от светлоты тех рабочих поверхностей, на которые нужно смотреть в процессе работы. Необходимо, чтобы окраска оборудования имела мягкие переходы, без резких контрастов. Из этого следует, что если рабочая поверхность темная, то и окраска интерьера должна быть близка к ней.

Аккомодация - процесс приспособления глаза к резкому видению различно удаленных предметов. При близкой наводке зрения продолжительность аккомодации меньше, чем при дальней (0,5-5 сек). Решающее значение в этом имеют освещение и способность глаза приспосабливаться к нему. Одним из характерных свойств восприятия цвета является изменение цвета при искусственном освещении. Так красные цвета темнеют, становятся более насыщенными. Голубые цвета зеленеют. Желтые - приближаются к белым. Поэтому, при проектировании цветового оформления следует учитывать не только дневное, но и искусственное освещение.

В условиях производства следует обращать внимание на цветовое утомление. Чем насыщенней цвет, тем глаз сильнее утомляется и чувствительность к нему снижается, цвет как бы сереет. Наиболее сильно глаз утомляет фиолетово-синий, несколько менее - красный и наименее зеленый цвет. Чтобы снять цветовое утомление, лучше всего смотреть на дополнительный цвет.

2. Контрасты

В цветовом проектировании важное значение имеют цветовой и яркостный контрасты. Цветовым контрастом называется изменение цвета, происходящее вследствие соседства его с другими цветами. Светлотным контрастом называется изменение яркости или светлоты цвета под действием соседних цветов. Общие положения светлотного и цветового контрастов заключаются в следующем:

-на светлом фоне всякий более темный цвет темнеет, а на темном фоне всякий более светлый цвет светлеет (рис.8);

-цвет, окруженный хроматическим фоном, изменяется в сторону дополнительного к цвету фона (серый на зеленом фоне - розовеет, а на красном - зеленеет);

-всякий цвет, находясь на фоне своего дополнительного, выигрывает в насыщенности (рис.9);

-всякий цвет, находясь на фоне одинакового с ним цветового тона, но большей насыщенности, теряет в насыщенности (сереет) (рис.10);

Цветовой и яркостный контрасты широко применяют на практике в первую очередь для установления четкой видимости деталей машин и органов управления ими. Если необходимо, чтобы предмет был лучше виден на фоне стены или других плоскостей с больших расстояний, то следует добиваться наиболее резких контрастов в цветовом сочетании.

Закономерности воздействие цвета на человека

Различают несколько видов воздействия цвета: физическое, психологическое, оптическое, физиологическое.

Физическое воздействие цвета

С точки зрения физики все абсолютные цвета являются равноценными составляющими спектра. Физическое действие цвета возрастает с увеличением частоты. Более темные поверхности превращают больше световой энергии в тепловую, чем светлые. Синий цвет действует на фотохимический слой черно-белой кинопленки активней, чем желтый или красный. Для решения задач цветового оформления пространства в первую очередь нужно знание свойств цвета, связанных с оптическим и эмоциональным воздействием.

Оптическое воздействие цвета

Оптическое воздействие цвета связано с таким понятием как выступающие и отступающие цвета. Явление выступания и отступания зависит от цветового тона. Теплые цвета (красные) выступают вперед, а холодные цвета отступают. Этим свойством различных цветов пользуются при оформлении интерьера. Например, то, что должно служить фоном и по цвету должно отступать на задний план. Это достигается выбором более пассивного цвета, меньшей его насыщенности. Чем больше отличается цвет предмета от цвета фона, тем лучше заметен предмет.

Физиологическое воздействие цвета

Сила физиологического воздействия цвета на разных людей различна. При этом большое значение имеет душевное состояние человека.

Красный цвет возбуждает нервную систему, вызывает учащение дыхания и пульса, активизирует работу мускульной системы.

Оранжевый - повышает работоспособность и несколько ускоряет кровообращение. Резко повышает аппетит и усиливает работу желудка. При избыточном воздействии может вызвать головокружение.

Зеленый - в противоположность красному, снижает нормализует артериальное давление и уменьшает мускульную силу

Голубой - несколько снижает чистоту и силу пульса. При избыточном применении может вызвать переутомление, головную боль.

Синий - уменьшает чувство боли, снимает мышечное напряжение. При длительном воздействии оказывает тормозящее действие на нервную систему, вплоть до угнетения, печали, усталости и утомления.

Психологическое воздействие цвета

Психологическое воздействие цвета на организм человека в эмоциональном отношении огромно. Все насыщенные цвета выражают самые сильные чувства. При этом цвета длинноволновой части спектра (красный, оранжевый, желтый) связаны с такими факторами, событиями, которые вызывают положительные эмоции - тепло, мир, свет. Темные холодные цвета (синий, черный, фиолетовый) выражают отрицательные эмоции: тьма, холод, смерть. Зеленая гамма цветов - это соответствие между двумя крайними полюсами, выражает идеи гармонии и равновесия. Эти три группы цветов имеют разное психологическое воздействие, но равную эстетическую ценность: они все красивы и все нужны.

Цвет может вызывать различные физические ассоциации.

Акустические. Красный и оранжевый цвета вызывают кажущееся ощущение увеличения громкости. Синий, зеленый и голубой наоборот ослабляют возбуждение слухового центра и создают впечатление тихих и высоких звуков.

Температурные. Цвета красно-желтой части спектра вызывают ощущение тепла, сине-голубой части спектра -ощущение холода. Этот факт часто используется в цветовом оформлении помещений для психологической компенсации в них высокой или низкой температуры.

Весовые. Наиболее тяжелыми воспринимаются цвета сине-фиолетовой части спектра. Остальные цвета выглядят легкими и воздушными. Тяжесть цвета зависит от его светлоты. Чем темнее цвет, тем он тяжелее, и наоборот. Кроме того, тяжесть цвета зависит от его фактурности. Цвета с грубой фактурой при прочих равных условиях тяжелее гладких. Это свойство цвета учитывается при покраске интерьеров, крупных расчлененных изделий и в других случаях. Как правило, тяжелые (темные) цвета располагаются внизу, а легкие - вверху.

Влажностные. Все теплые цвет кажутся сухими. Синие, фиолетовые и голубые цвета производят впечатление влажных.

Вкусовые. Цвет способен действовать на вкус. Желтый цвет ассоциируется с кислым вкусом, красный цвет - со сладким, цвета холодной части спектра - с горьким.

Перечисленные особенности воздействия цвета являются наиболее характерными, однако, это не значит, что цвет одинаково воздействует на человека. Это зависит от среды и обстановки.

Выбор цветового решения

При выборе цветового решения дизайнера прежде всего интересует эстетическое воздействие цвета. При этом дизайнер различает:

1. Простое эстетическое воздействие отдельного цвета или сочетания цветов. Это воздействие цветов связано с таким понятием как комбинаторика - группировка цветов по простым закономерностям цветового круга.

2. Гармонию - выбор сочетания цветов с учетом особого воздействия цвета в связи с предметом или его структурой.

3. Динамику цвета - выбор цвета, направленный на определенное психофизиологическое воздействие.

1. Комбинаторика

Под комбинацией цветов понимают лишь абстрактную группировку цветов по их свойствам, контрастам без учета своеобразия окрашиваемого предмета. При этом цветовые сочетания выполняются по простейшим закономерностям цветового круга. Обобщая выводы, сделанные некоторым учеными такими как Гете, Оствальд, Рабкин можно сказать, что:

-лучшие сочетания дают цвета в пределах больших и малых интервалов по цветовому кругу. Наихудшие сочетания дают цвета в пределах средних интервалов.

-малые интервалы воспринимаются как оттенки одного и того же цвета;

-более интенсивные цвета при сочетании с менее интенсивными следует брать в меньшем количестве (рис.11).

-хроматические цвета можно сочетать с ахроматическими, причем теплые цвета сочетать с темными, а холодные со светлыми.

2. Цветовая гармония

Сочетания цветов еще нельзя назвать гармонией. При гармоничном цветовом решении комбинация цветов выбирается для определенного предмета. Его цвет и форма образуют единство. То сочетание цветов, которое соответствует нашим представлениям, которое удачно дополняет функциональное назначение предмета, воспринимается как гармоничное. Можно выделить следующие факторы, участвующие в создании гармоничного сочетания:

- цвет и его различное воздействие и восприятие;

- характер и специфика объекта, его функциональное назначение, структура его поверхности, размеры, материал;

- человек с его представлением о предмете.

3. Динамика цвета

Точно разграничить понятие гармонии и динамики цвета нельзя. Гармония - более спокойная, а динамика - более экспрессивная форма цветового решения. Найти динамичное цветовое решение не означает создание хаотической пестроты, кричащих цветовых сочетаний. Необходим правильный выбор цвета, которым должно достигаться усиление или ослабление напряженности душевного состояния человека, усиление концентрации внимания, улучшение условий видения. Правильно выбранный цвет должен предупреждать возникновение последовательных образов и ослаблять действие шума, служить целям сигнализации и обеспечения безопасности.

Цвет как средство информации

Цвет широко используется на промышленных предприятиях в целях повышения безопасности и как средство отображения информации. Различные цвета несут определенную смысловую нагрузку:

Красный цвет: наиболее активный и четко различимый в центре поля зрения. Отличается большой силой воздействия даже будучи использованным на малых поверхностях. На рабочем месте используется в качестве сигнала, предупреждения о возможной опасности. В красный цвет часто окрашивают рычаги управления, аварийные выключатели, предохранители. Красный цвет применяется для окраски различных приборов пожаротушения (ящиков с песком, лопат, огнетушителей).

Оранжево-красный цвет: обладает теми же свойствами, что и красный. Его используют как указатель угрожающей опасности. В оранжево-красный цвет часто красят внутренние детали станков, обслуживание которых связано с опасностью. В этот цвет также красят рабочую зону станка, где непосредственно происходит обработка деталей или находятся подвижные части машины.

Желтый цвет: хорошо различим даже на периферии поля зрения и при слабом освещении. Его используют для привлечения внимания, прежде всего на движущихся предметах. Сочетание желтого цвета с черным (“растигровка”) создает резкие контрасты, что является сигналом повышенного внимания. Такое сочетание используют на движущихся предметах: электророкарах, на кранах, на кузовах самосвалов (обычно на крайних выступах оборудования).

Синий цвет: хорошо различим на периферии зрения, используется для целей привлечения, концентрации внимания. Вмести с белым цветом синий используется в знаковых средствах отображения информации, досках объявлений, указаний по технике безопасности и др.

Зеленый цвет: оказывает успокаивающее действие и означает отсутствие опасности. Зеленый цвет малой насыщенности рекомендуется для станков и механизмов, поскольку воспринимается более легким и подчеркивает надежность конструкции. Зеленый цвет используется для обозначения медицинских комнат, аптечек первой помощи, путей направления эвакуаций.

Белый цвет: служит для маркировки нейтральных зон. В производственных помещениях белой полосой отмечают зону безопасного прохода, в длинных коридорах - подходы к важным помещениям.

В запрещающих, предупреждающих и предписывающих знаках на производстве применение цвета также нормировано. Для лучшего восприятия каждой группе знаков придано определенное очертание (рис.1):

Запрещающие знаки изображаются в виде красного круга и означают опасность.

Предупреждающие знаки изображаются в виде оранжево-желтого треугольника и означают предупреждение об опасности.

Предписывающие знаки изображаются в виде прямоугольника и обозначают безопасность.

Применение цвета в инженерном оборудовании цехов частично регламентировано действующими нормативами. Нормы определяют подход к выбору цвета в соответствии с задачами повышения безопасности работы, информативности среды и выразительности цветовой гаммы интерьера. Существуют определенные правила и ГОСТы на окраску трубопроводов, баллонов, пожарного оборудования, оборудования электропитания и пр.(рис.2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9):

СН181-70 “Указания по проектированию цветовой отделки интерьеров производственных зданий промышленных предприятий”;

ГОСТ 15548-70 “Цвета сигнальные и знаки безопасности для промышленных предприятий”;

ГОСТ 14202-69 “Трубопроводы промышленных предприятий. Опознавательная окраска, предупреждающие знаки и маркировочные щитки”.

Цвет в производственных помещениях

Правильная окраска помещений повышает жизненный тонус рабочего и тем самым производительность его труда. Известно, что значительная часть брака на производстве вызвана неудовлетворительными условиями видимости из-за применения неудачной окраски. Однако универсального решения, которое в равной мере удовлетворяло бы всем требованиям, не существует. Разработка проекта цветового решения всегда творческий процесс. Поэтому все перечисленные ниже положения следует рассматривать как рекомендации.

При оформлении производственных помещений учитывается:

характер работы, температурно-влажностный режим, цвет обрабатываемого материала и готовой продукции, состав работающих людей по возрасту и полу, форма и размеры помещения, искусственное и естественное освещение.

Выбор цвета в зависимости от характера производства

В зависимости от вида и характера производства выбирается холодная или теплая гамма, поскольку ощущение тепла или холода меняется в зависимости от цветового окраса помещения. Например, в помещении с зелено-синей гаммой создается впечатление, что температура на 3-4 С ниже, чем при охристой.

Чтобы психологически снизить чрезмерные тепловые нагрузки на работающих в цехах с большими тепловыделениями, а также, в пыльных и очень сухих цехах (литейных, кузнечных прокатных, термических) рекомендуется применять холодные цвета. Так, высокая температура в помещении может психологически компенсироваться окраской несущих и ограждающих конструкций в холодные синие и зеленые тона.

В США рекомендуется применять яркие цвета (сочетание красного с зеленым), стимулирующие нервную систему и физическую деятельность, в механических, вспомогательных цехах, цехах укрупненной сборки.

Более мягкие тона, устраняющие отвлекающие моменты из поля зрения, целесообразно применять при операциях, которые требуют напряжения зрения и мышления (сборка мелких деталей, контроль). Это - основные цехи заводов точного машиностроения, приборостроения и радиоэлектроники, лаборатории, помещения пультов управления. Например, для лабораторного помещения оборудование, стены и потолок могут быть окрашены в очень светлые зеленоватые тона.

Поскольку при повышенных ритмах работы возникает ощущение суетливости, появляется потребность в отдыхе, то люди не должны утомляться пестрыми красочными сочетаниями. Если в цехе шумно и жарко, то рекомендуется использование холодных пассивных тонов. Для компенсации беспокойных движений в поле зрения рабочего используется успокаивающий зеленый цвет.

При замедленных операциях рождается ощущение скуки, создается потребность соответствующей цветовой поддержки для рабочего. Для создания устойчиво-спокойного не пассивного состояния рекомендуется использование нейтральных тонов. Когда темп работы отрегулирован, следует применять спокойные тона - бежевые, светло-желтые, зеленые и светло-серые.

В помещениях, где протекает напряженная умственная работа, следует использовать сине-зеленые тона. Зеленый и синий цвета способны компенсировать шумы в помещении, отвлекающие от работы.

При цветовом решении столовой на предприятии следует пользоваться цветами, которые создавали бы ощущение света, прохлады, чистоты и одновременно располагали к отдыху. Цветовая гамма должна быть иной, чем в производственных помещениях. Следует избегать применения фиолетового, темного серовато-зеленого, серого и розоватого цветов. Рекомендуются такие сочетания цветов: светлый зеленовато-желтый - светло-зеленый - серовато-розовый, серовато-голубой; голубой - синевато-серый - желтый.