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Die Augen werden am Monitor immer noch über Gebühr strapaziert, aber:


20.11.1987 - 

Trend zur Positivdarstellung endlich in Sicht

Schon seit Ende der 70er Jahre wird von Ergonomen die Positivdarstellung auf Bildschirmen in der Daten- und Textverarbeitung gefordert. Wer sich auf den speziellen High-Tech-Messen umgesehen hat, konnte erkennen, daß es diesen Trend zur schwarzen Schrift auf weißem Hintergrund jetzt endlich gibt. Die Post und andere bundesdeutsche Behörden vergeben Großaufträge nur noch an Firmen, die Positivbildschirme liefern können und fördert damit diese Entwicklung.

In dem Forschungsbericht "Anpassung von Bildschirmarbeitsplätzen an die physische und psychische Funktionsweise des Menschen" des Instituts für Arbeitswissenschaft der TU Berlin, der vom Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung bereits im Jahr 1978 in Auftrag gegeben wurde, heißt es unter anderem: "An dieser Stelle müßte eigentlich die Empfehlung ausgesprochen werden, daß man hellere Bildschirme, das heißt Positivdarstellung mit einer Umfeldleuchtdichte von zirka 100 cd/m2 bevorzugen sollte. Bei einer Bildwiederholfrequenz von 50 HZ flimmern diese CTR-Bildschirme jedoch so stark, daß man von dieser Empfehlung absehen muß."

Wohlgemerkt, das war bereits vor zirka zehn Jahren. Diese Empfehlungen wurden seinerzeit von Berufsgenossenschaften und Verbänden übernommen. Was hat sich in der Technik der Bilddarstellung getan, das die im oben genannten Bericht ausgesprochene Ablehnung einer eigentlich besseren Bilddarstellungstechnik überholt?

Eindeutig ist die Negativdarstellung, also helle Schrift auf dunklem Hintergrund, mit dem Nachteil nicht ganz vermeidbarer Reflektionen und Spiegelungen auf dem Bildschirm, verbunden. Das spricht für die objektiv bessere und subjektiv angenehmere Positivdarstellung.

Zum besseren Verständnis der technischen Voraussetzungen zur Darstellung von Bildern mittels Bildröhren sind einige Erläuterungen erforderlich.

Nach wie vor ist die Kathodenstrahlröhre (CRT - Cathod Ray Tube) zur Darstellung visueller Abläufe in Datengeräten beherrschend. Andere Techniken der Zeichen- und Bilddarstellung wie der Plasmaschirm oder die LED-Technik und die LCD-Technik haben sich aus unterschiedlichen Gründen kaum oder nur in Nischenanwendungen der Datenverarbeitung durchgesetzt.

Wie funktioniert eigentlich ein Bildschirm? Der im Glaskolben einer CTR erzeugte Elektronenstrahl bringt die Phosphorsicht auf der Innenseite des Bildschirms zum Leuchten.

Ein einziger Bildpunkt rast über den Schirm

Wird der Zeichenhintergrund zum Leuchten angeregt, und die Zeichen selbst bleiben dunkel, spricht man von Positivdarstellung. Im umgekehrten Fall von Negativdarstellung. Das Bild oder der Text wird aufgebaut, indem der Elektronenstrahl zeilenweise horizontal und vertikal über den Bildschirm geführt wird. Die Einzelzeichen werden als Punktraster zeilenweise abgebildet. Dabei ist ein Format von 24 Zeilen mit je 80 Zeichen üblich. Der Aufbau eines Bildes, in Punkte und Zeilen zerlegt, wiederholt sich 50mal pro Sekunde (Bildwiederholfrequenz = 50 Hz). Die Anzahl der Bildpunkte je Bildschirm beziehungsweise je mm2, das sogenannte Auflösungsvermögen, ist ein wichtiger Qualitätsfaktor für die Bildwiedergabe. Je höher die Anzahl der Bildpunkte, umso besser ist das Auflösungsvermögen.

Das bedeutet, daß tatsächlich immer nur ein einziger Punkt, erzeugt durch den Elektronenstrahl, am Bildschirm vorhanden ist. Die Trägheit unseres Auges und das Nachleuchten der Phosphorschicht vermittelt uns den Eindruck eines stehenden Bildes.

Da die Bildschirmfläche aber nicht an sich hell, sondern dunkel beziehungsweise grau ist und erst durch den Elektronenstrahl erleuchtet wird, entsteht bei einem positiv dargestellten Bild mit einer Bildwiederholfrequenz von 50 Hz der nachteilige Effekt des Flimmerns. Der helle Hintergrund muß 50mal in der Sekunde erzeugt werden, wobei der Anteil des Gesamtbildes, das keine Zeichen enthält (hell), ja erheblich größer ist, als die auf einem Bildschirm dargestellte Information (dunkel).

Der als Flimmern empfundene Wechsel zwischen hell und dunkel ist somit bei der Positivdarstellung eindeutig größer. Die geringere Reflektion des hellen Hintergrundes und die Tatsache, daß Textvorlagen beziehungsweise Belege ebenfalls positiv, das heißt schwarz, auf weiß geschrieben sind, sprechen jedoch für das als normal empfundene Positivbild.

Der Hintergrundwechsel zwischen heller Vorlage und dunklem Bildschirm und die damit verbundenen Adaptionsvorgänge im Auge begünstigen die Ermüdung des Betrachters. Das spricht ebenfalls für den Positivschirm.

Die Bildwiederholfrequenz ist der entscheidende Schlüssel zur Lösung dieses Problems. Je schneller ein Wechsel zwischen hell und dunkel auf dem Bildschirm erfolgt, je häufiger also das Bild in einer Sekunde erzeugt beziehungsweise wiederholt wird, um so geringer ist das störende Flimmern. Bei einer Bildwiederholfrequenz von mindestens 70 Hz ist der Bildwechsel praktisch nicht mehr störend; das Bild erscheint ruhig und ist angenehm zu sehen.

Die höhere Akzeptanz von Bildischirmarbeitsplätzen mit Positivbild rechtfertigt den zusätzlichen Aufwand. Dabei ist nicht allein die Bildwiederholfrequenz das technische Problem dieser Bildschirme, sondern andere Faktoren sind dabei ebenfalls zu berücksichtigen. So ist die Kontrastschärfe der dunklen Zeichen auf hellem Hintergrund wegen der Streuung des auf der Phosphorschicht auftreffenden Elektronenstrahls ein Nachteil, der durch die Erhöhung der Strichstärke der Zeichen ausgeglichen werden muß. Die Abklingzeiteigenschaften der Phosphorfarbe und die dadurch bedingte Nachleuchtdauer sind natürlich bei einem überwiegend erleuchteten Bildschirm anders als bei der bekannten Negativdarstellung.

Die optimale Abstimmung zwischen Nachleuchtdauer und Bildwiederholfrequenz, die durch einen Taktgenerator erzeugt werden muß, ist entscheidend für die Qualität eines an die Leuchtdichte der Vorlage angepaßten Bildes.

Zur Abrundung des Verständnisses bedarf es noch einiger Erklärungen aus dem Bereich der Lichttechnik.

Gute Beleuchtung führt zur Leistungssteigerung

Die Beleuchtungsstärke ist das Maß für die Intensität des auf eine Fläche von einem m2 auftreffenden Lichtes und wird in Lux (Lx) gemessen. Eine Erhöhung der Beleuchtungsstärke im Arbeitsbereich führt zur Leistungssteigerung. Es ist davon auszugehen, daß die Außenhelligkeit, also die Helligkeit in natürlicher Umgebung, im Normalfall für den Menschen optimal ist. Geringe Ermüdung, gute Arbeitsqualität und ein niedriges Unfallrisiko sind auch die Ergebnisse einer optimalen Raumbeleuchtung. Bei herkömmlichen Büroarbeitsplätzen wird eine Lichtstärke von 800 bis 1200 Lux als ausreichend angenommen. Im oberen Bereich flucht die Kurve der Motivationsmerkmale durch entsprechende Lichtzunahme ab. Im Gegensatz zu normalen Büroarbeitsplätzen gibt es für Bildschirmarbeitsplätze auch eine obere und nicht nur eine untere Grenze der Beleuchtungsstärke, da der Kontrast und die Helligkeit des Bildschirmes nicht beliebig gesteigert werden kann, wird eine zu helle Umgebungsleuchtstärke zur Blendquelle, die die visuellen Wahrnehmungen am Bildschirm erschweren kann. Je heller also der Bildschirmhintergrund ist, umso heller kann auch die umgebende Raumbeleuchtung sein, was ja positiv empfunden wird. Um dadurch entstehende Reflektionen auf dem Bildschirm zu vermeiden, sind bei Negativdarstellungen entsprechende Maßnahmen zur Verhinderung der Blendung erforderlich, die bei der Positivdarstellung weitestgehend entfallen können.

Die Leuchtdichte ist für die Anpassung des Auges an die jeweilige Helligkeit (Adaption) noch von größerer Bedeutung als die Beleuchtungsstärke. Mit Leuchtdichte wird der Lichtstrom bezeichnet, der von einer Fläche ausgehend auf das Auge trifft und dadurch deren, Helligkeit bestimmt.

Die Beleuchtungsstärke und der Reflektionsgrad bestimmen die Leuchtdichte eines nicht selbstleuchtenden Sehobjektes, zum Beispiel der Papiervorlage. Gemessen wird die Leuchtdichte in Candela pro m2.

Nach DIN 5035 soll das Verhältnis der Leuchtdichte zwischen Arbeitsfeld und Umfeld etwa 3:1 betragen. Bei der Positivdarstellung ist dieses Verhältnis leichter zu erreichen als bei der Negativdarstellung. Die Helligkeitsanpassung des Auges wird gestört, was Ermüdung und Unbehagen und Leistungsverringerung hervorruft.

Adapzionszeit der Augen nicht vernachlässigen

Die Adaption des Auges an unterschiedlichste Beleuchtungsstärken ist ein langsamerer als im allgemeinen angenommener Vorgang. Für die vollständige Dunkeladaption nach einem Aufenthalt im Tageslicht benötigt das Auge etwa 40 Minuten. Die Adaptionszeiten im Bildschirmbereich sind also nicht zu vernachlässigen und können durch Positivdarstellung eindeutig gesenkt werden.

Der Kontrast bestimmt neben der Leuchtdichte im wesentlichen die visuellen Wahrnehmungen. Er kennzeichnet die Leuchtdichtenunterschiede im Gesichtsfeld und wird im Verhältnis L1 zu L2 definiert. Ein guter Kontrast zwischen Bildhintergrund und Zeichen auf dem Bildschirm steigert die Sehschärfe. Insbesondere bei der positiven Darstellung, weil hier die Nachteile eines zu großen Kontrastes zwischen Bildschirmhintergrund und Umgebung beziehungsweise Vorlage entfallen.

Literatur:

Forschungsbericht: Anpassung von Bildschirmarbeitsplätzen an die physische und psychische Funktionsweise des Menschen, TU/Berlin/Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung.

Sicherheitsregeln für Bildschirmarbeitsplätze im Bürobereich, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Zentralstelle für Unfallverhütung und Arbeitsmedizin, Langwartsweg 103, 5300 Bonn.

Arbeiten mit dem Bildschirm - aber richtig, Bayerisches Staatsministerium für Arbeit und Sozialordnung.

Informationstechnologie in der Kommunalverwaltung: Bildschirmarbeitsplätze, KGSt, Lindenallee 13-17, 5000 Köln 51.

Wolfgang Pfeifer ist Mitarbeiter in der Kommunalen Datenzentrale der Kreisverwaltung Siegen.