DGUV Information 215-450 - Softwareergonomie (DGUV Information 215-450)

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Abschnitt 3.2, 3.2 Wahrnehmung von Informationen
Abschnitt 3.2
Softwareergonomie (DGUV Information 215-450)
Titel: Softwareergonomie (DGUV Information 215-450)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 215-450
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 3.2 – 3.2 Wahrnehmung von Informationen

Damit Beschäftigte Informationen aufnehmen und umsetzen können, müssen deren Sinne diese erkennen können. Zwei Sinnessysteme sind für die Softwaregestaltung besonders wichtig:

  • das visuelle System (die Augen),

  • das auditive System (die Ohren).

Bei bestimmten Tätigkeiten ist auch das haptische System (die Haut) bedeutsam (siehe Kapitel 3.2.3).

Der Prozess der visuellen und der akustischen Informationswahrnehmung ist schematisch in der Abbildung 2 dargestellt. Die Sinnesorgane nehmen jeweils nur bestimmte Arten und Qualitäten von Reizen auf und leiten sie über Nervenfasern an das Gehirn weiter. Reize, die das Auge als visuelles System aufnimmt, sind Farben eines begrenzten Spektrums von Wellenlängen sowie Helligkeits- und Farbintensitäten. Mit ausreichendem Kontrast können sie im Gehirn als Zeichen, Strukturen oder Bilder wiedererkannt werden.

Das Ohr als auditives System nimmt Schalldrücke in einem begrenzten Frequenz- und Intensitätsbereich auf, die dann nach Weiterleitung des Reizes an das Gehirn als Ton, Geräusch, Laute oder Klangfolgen interpretiert werden.

3.2.1
Das visuelle Sinnessystem

Eine Informationsaufnahme mithilfe des visuellen Sinnessystems setzt grundsätzlich voraus, dass sich die Informationen im Gesichtsfeld des Menschen befinden. Eine zuverlässige Tiefenwahrnehmung aller Farben ist auf ca. 19 ˚ Winkelabweihung von der Sehachse in alle Richtungen begrenzt. Bei größeren Winkeln können Menschen noch Graustufen und Bewegungen erfassen, sofern nicht durch Kopfbewegungen ein größeres Blickfeld entsteht. Für die Farbgestaltung von Informationsdarstellungen sind sowohl Grenzwerte des menschlichen Sehraumes als auch seine Aufgaben zu berücksichtigen.

Über die Farbrezeptoren der Augen (Zapfen) kann der Mensch aus dem Spektrum der elektromagnetischen Strahlung Wellenlängen von ca. 380 nm bis 780 nm (nm = ein Millionstel Millimeter) als Farben von Blauviolett bis hin zu Purpurrot wahrnehmen (Abbildung 3). Wellenlängen außerhalb dieses Bereichs sind zur Informationsdarstellung nicht geeignet. Mithilfe von Hell-Dunkel-Rezeptoren (Stäbchen) auf der Netzhaut werden Helligkeitsabstufungen (Lichtintensitäten) wahrgenommen. Unterschiede zwischen Farben können Menschen nur bei ausreichender Helligkeit sicher erkennen und wenn sie im Spektrum und/oder in ihrer Intensität ausreichend weit auseinander liegen. Das ist z. B. bei unterschiedlichen Grundfarben oder bei Schwarz-Weiß-Darstellungen der Fall. Im Spektrum zu nahe beieinander liegen z. B. schwarze Schrift auf grauem Untergrund oder gelbe Linien auf weißem Hintergrund.

Bei Dunkelheit sind Farben allenfalls als Schwarz-Weiß-Unterschiede mit Grauabstufungen erkennbar.

Die Softwaregestaltung sollte berücksichtigen, dass eine ausgewogene Leuchtdichteverteilung die Sehwahrnehmung unterstützt. Große Helligkeitsunterschiede, die zu erhöhten Anforderungen an die Hell-Dunkel-Adaptation führen, sollten vermieden werden. Auf der Bildschirmanzeige dargestellte Software muss in einem vorab spezifizierten Bereich von Umgebungsleuchtdichten einsetzbar sein (vgl. DGUV Information 215-442 "Beleuchtung im Büro"). Innerhalb dieser Grenzen muss die Wahrnehmbarkeit von Informationen auf der Bildschirmanzeige durch eine ergonomische Informationsdarstellung der Software erreicht werden. Da neben der Bildschirmanzeige zur Aufgabenbearbeitung meist Vorlagen auf hellem Papier genutzt werden, sind bei ausreichender Beleuchtung die Leuchtdichten in der Umgebung und am Arbeitsplatz so, dass bei Verwendung eines hellen Hintergrundes für die Bildschirmdarstellung mit weniger störenden Spiegelungen gerechnet werden kann. Das ist einer der Gründe, weshalb Positivdarstellung (dunkle Schrift auf hellem Grund) von Software grundsätzlich zu empfehlen ist.

Immer wenn ein Ausschnitt einer Bildschirmanzeige direkt angeschaut wird, fällt dieser Ausschnitt genau auf die Stelle des schärfsten Sehens auf der Netzhaut (Fovea) des Menschen (siehe Abbildung 4). Soll ein größeres Sehobjekt auf der Bildschirmanzeige betrachtet werden, so werden zum scharfen Sehen Ausschnitte von Sehobjekten nacheinander auf die Fovea fokussiert. Dazu sind Kopfbewegungen oder Bewegungen des Augapfels in Form von ruckartigen Blicksprüngen (Sakkaden) notwendig (siehe Abbildung 5). Die Wahrnehmung eines größeren Sehobjekts auf der Bildschirmanzeige, das aus mehreren Ausschnitten zusammengesetzt werden muss, benötigt mehr Zeit und führt zu einer höheren Belastung.

Abb. 3 Mit Hilfe eines Prismas wird "weißes" Sonnenlicht in seine Spektralfarben zerlegt.

Abb. 4 Prozess der visuellen Wahrnehmung

Abb. 5 Betrachtung eines Sehobjekts durch Blicksprünge auf Teile des Sehobjekts und Zusammenstellung als ganzes Sehobjekt

Abb. 6 Akkomodation

Neben den Blicksprüngen muss auch die Brechkraft der Augenlinse ständig so verändert werden, dass selbst ein entferntes Bild auf der Netzhaut abgebildet wird. Diesen Vorgang der Brechkraftanpassung der Augenlinse nennt man Akkommodation (Abbildung 6). Je größer der Entfernungsunterschied, desto mehr Zeit wird benötigt, um die richtige Akkommodation einzustellen und damit Gegenstände in verschiedenen Entfernungen zu erkennen. Zeiten von mehr als einer halben Sekunde sind keine Seltenheit. Bildschirmanzeige und andere Medien, die als Informationsquelle dienen, sollten daher eine ähnliche Entfernung zum Auge haben. Sind unterschiedliche Entfernungen erforderlich, sollten Informationen nach Priorität strukturiert werden. Selbstverständlich müssen Objekte auf allen Anzeigen so groß dargestellt werden, dass sie aus der Ferne leserlich sind.

Die Anpassung des Auges an unterschiedliche Beleuchtungsstärken (zum Beispiel Nachthimmel oder Sonnenschein, dunkel oder hell) wird Adaptation genannt. Für die Adaptation sind die Regulierung des Lichteinfalls durch den Pupillenreflex sowie die Rezeptoren auf der Netzhaut des Auges (Zapfen und Stäbchen, siehe oben) verantwortlich. Die Adaptation ist ein langsamer Vorgang, den der Mensch nicht beschleunigen kann. Für die vollständige Dunkeladaptation nach einem Aufenthalt bei Tageslicht mit plötzlichem Übergang in Dunkelheit werden circa 40 Minuten benötigt. Auch wenn an Arbeitsplätzen, an denen mit Software gearbeitet wird, Übergänge nicht so extrem oder schnell auftreten, sind die Adaptationszeiten bei Darstellungen auf dem Bildschirm zu berücksichtigen.

Die Farb- und Beleuchtungsbedingungen der Bildschirmanzeige sind mit der näheren und weiteren Arbeitsumgebung abzustimmen. Blickübergänge während der Aufgabenbearbeitung vom Bildschirm zur Arbeitsumgebung machen geringe Unterschiede dieser Kontraste erforderlich. Bei tageslichtbeleuchteten Büros sind grundsätzlich neben einer Positivdarstellung auf dem Bildschirm auch helle und matte Bildschirmgehäuse und Schreibtischoberflächen gefordert. Damit werden geringere Anforderungen an die Hell- Dunkeladaption der Augen gestellt und die Wahrnehmung der Informationen wird erleichtert. Diese Grundorientierung der Software (mit Positivdarstellung) ist dann auch die Vorlage für die Gestaltung der Bildschirmanzeigen innerhalb der Software. Das visuelle System verrichtet bei der Tätigkeit am Bildschirm Schwerstarbeit. Dateneingabe- oder Dialogtätigkeit erfordern vom visuellen System etwa 12.000 bis 33.000 Kopf- und Blickbewegungen zwischen Bildschirm, Tastatur und Vorlage sowie 4.000 bis 17.000 Pupillenreaktionen pro Arbeitstag. Bei der Arbeit am Bildschirm kann die physische und psychische Belastung hoch sein und gesundheitliche Beschwerden können auftreten.

Darauf kann umfangreich Einfluss genommen werden durch die

  • Gestaltung der Software,

  • Abbildung des Dialogs zwischen Mensch und Computer sowie,

  • Informationsdarstellung.

3.2.2
Das auditive Sinnessystem

Das Ohr nimmt Schallwellen als Druckschwankungen in der Luft wahr und setzt sie in elektrophysiologische Signale um, die dann zum Gehirn weitergeleitet werden (Abbildung 7). Dort werden sie je nach Wellenlänge und Amplitude als Töne mit Höhe und Intensität interpretiert. Schallquellen können lokalisiert werden und sind als Informationsquelle wegen der Ausbreitung von Wellen nicht richtungsgebunden.

Für das Ohr des Menschen ist nur ein Teil der Schalldruckwellen (Frequenzbereich zwischen ca. 20 Hz bis 20 kHz) als Ton hörbar. Derwahrnehmbare Frequenzbereich engt sich mit zunehmendem Alter ein. Die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Töne ist abhängig von den Frequenzunterschieden schwierig (z. B. ist das Hören von Tönen bei Hintergrundgeräuschen schwierig). Der Schalldruckpegel sollte 80 dB(A) nicht überschreiten und abhängig von den Anforderungen der Aufgaben auch unterhalb von 55 dB(A) liegen. Ein wahrnehmbarer Schalldruckpegel ist von der Frequenz abhängig: Die Hörschwelle für niedrige und hohe Frequenzen des wahrnehmbaren Bereichs liegt bei ca. 60 dB, während Töne von etwa 4 kHz bereits bei 0 dB erkannt werden. Für die Verwendung akustischer Signale ergibt sich daraus Folgendes:

Abb. 7 Auditive Wahrnehmung

Akustische Signale sollten nur der Orientierung dienen und können eine weitere, z. B. visuelle Kodierung, unterstützen. Werden sie für Fehlermeldungen verwendet, kann man aus dem akustischen Signal allein noch nicht erkennen, wo der Fehler war und wie er zustande gekommen ist - es sei denn, es handelt sich um eine Sprachausgabe. Da akustische Signale meist plötzlich auftreten, kommt es sofort zu einer Ablenkung der Aufmerksamkeit, um das akustische Signal zu lokalisieren und zu interpretieren. Die Aufgabenbearbeitung und andere Wahrnehmungsprozesse werden dadurch unterbrochen. Um Störungen zu vermeiden, sollte möglichst nicht akustisch informiert werden. Für Sehbehinderte hingegen können akustische Signale essentielle Informationsquellen sein (siehe Kapitel 10 Barrierefreie Gestaltung von Software).

Informationen zur Gestaltung von akustischen Signalen werden zukünftig in der Normenreihe DIN EN ISO 9241 zusammengeführt und können im Sinne von Gefahrensignalen für Arbeitsstätten der DIN EN ISO 7731 entnommen werden.

3.2.3
Das haptische Sinnessystem

Mit der Haut als haptischem Sinnessystem besitzt der Mensch die Fähigkeit, Informationen zu erfühlen und zu ertasten. Er kann sich dadurch mechanische Eigenschaften von Objekten zunutze machen. Beim Annähern an oder Berühren eines Gegenstandes, z. B. bei Nutzung von Eingabegeräten oder Berührungsbildschirmen (engl. Touchscreen), leiten Rezeptoren Informationen über Druck und Temperatur an das Gehirn weiter. Bei Eigenbewegung von Körperteilen (wie z. B. Arm, Hand, Finger) kommen Informationen über die aktive Kraftausübung hinzu, wenn Form, Größe und Struktur von Gegenständen ertastet werden. Eine Beschreibung der haptischen Wahrnehmung und kontrollierte Handlungssteuerung sind möglich, insbesondere, wenn diese Informationen mit bekannten Erfahrungen aus dem Gedächtnis verknüpft werden.

Weitere Informationen zur Gestaltung von Eingabemitteln und Berührungsbildschirmen bieten DIN EN ISO 9241-410 zu Gestaltungskriterien für physikalische Eingabegeräte und VDI/VDE 3850 Blatt 2 zu Merkmalen, Gestaltung und Einsatzmöglichkeiten von Benutzungsschnittstellen mit Touchscreens.

3.2.4
Ausgewählte Prozesse der Wahrnehmungsorganisation

Bei einem einzelnen Wahrnehmungsvorgang nehmen wir immer nur einen kleinen Ausschnitt aus einem ganzen Bild, einen Einzelton aus einer Klangfolge oder einen Buchstaben aus einer Braillezeile 1) wahr. Die einzelnen Sinneseindrücke müssen also in einem zeitlichen und räumlichen Prozess organisiert werden, um den Zusammenhang zu erkennen. Bedeutende Organisationsprinzipien zur Informationsdarstellung, die unsere Wahrnehmung unterstützen sind:

  1. a)

    Unterscheidung von Figur und Hintergrund

  2. b)

    Gliederung in Bereiche

  3. c)

    Prinzipien der Gruppierung - Gestaltgesetze

  4. d)

    visuelle Bewegungswahrnehmung

a) Unterscheidung von Figur und Hintergrund

Eine Interpretation von Gesamtbildern wird dem Menschen erleichtert, wenn er sie leicht in ihre elementaren Bestandteile "Figur" und "Hintergrund" zerlegen kann. Der Hinter- bzw. Untergrund ist der Bestandteil, von dem sich eine Figur abheben und wahrgenommen werden kann (z. B. dunkler Text auf und umrahmt von hellem Papier). Die Einteilung von Figur und Hintergrund wird vom Sinnessystem nicht tatsächlich in dieser Unterscheidung gesehen, sondern sie entsteht durch die Reizverarbeitung im Gehirn, bei der Wahrnehmungstäuschungen und Erfahrungswissen eine Rolle spielen (vgl. das weiße Dreieck in der Abbildung 8). Bei der Software kann Erfahrungswissen z. B. durch eine konsistente Gliederung von Bereichen (z. B. gleichbleibender Aufbau der Bildschirmmaske) gefördert werden.

Die Unterscheidbarkeit informationsrelevanter Signale vor einem Hintergrund unwichtiger Informationen kann durch qualitative Veränderungen oder Mehrfachkodierung verbessert werden. Dies verringert die Anstrengung beim Filtern der Signale. Hilfreich sind Veränderung der Intensität der Signale, unterschiedliche Kodierung von Signalen durch Form, Farbe, Dauer, oder Zeitcharakteristiken, eine reduzierte Intensität des Hintergrundes (Rauschen), und ein Maskieren und Filtern mithilfe technischer Systeme (DIN EN ISO 10075-2).

Abb. 8 Prinzip der Figur-Hintergrund-Gliederung (aus: Zimbardo, Gerrig, 1999, Seite 131).

b) Gliederung in Bereiche

Die Strukturierung des Bildschirms durch eine konsistente (gleichbleibende) Gliederung erleichtert die Wahrnehmung als vollständiges Bild mit allen seinen Einzelteilen und dadurch auch die Orientierung auf dem Bildschirm. Eine Gliederung mithilfe einer abrupten Veränderung der Textur oder ein abrupter Wechsel der Farbqualität (Ton, Sättigung oder Helligkeit) markiert eine "Grenze" zwischen zwei Bereichen. Diese Grenzen werden vom Sinnessystem wahrgenommen und im Gehirn als solche weiterverarbeitet, sodass der Mensch sowohl ein Bild als Ganzes erkennen als auch darin enthaltene einzelne Bereiche voneinander trennen kann. Möglichkeiten zur Gliederung oder zur Abgrenzung von Bereichen auf dem Bildschirm werden im Kapitel zum Informationsdesign vorgestellt.

c) Prinzipien der Gruppierung - Gestaltgesetze

Das visuelle, auditive und haptische System des Menschen folgt Prinzipien der Gruppierung, auch als Gestaltgesetze beschrieben. Danach können einzelne Reize selten korrekt wahrgenommen und verarbeitet werden, wenn sie nur als einzelne Teile betrachtet werden. Verschiedene Arten der Anordnung von einzelnen Teilen beeinflussen die Wahrnehmung der Gesamtstruktur. Die einzelnen Teile müssen daher in einer Gesamtstruktur verarbeitet werden können. Von den Gestaltgesetzen werden die Gesetze der Nähe, der Ähnlichkeit und der Geschlossenheit im Kapitel 8 "Informationsdesign" anhand von Beispielen illustriert.

d) Visuelle Bewegungswahrnehmung

Die Wahrnehmung von Bewegungen oder Veränderungen von Informationen beinhaltet im Vergleich zu statischen Bilden zusätzliche Informationen und Impulse.

  • Bewegungen erregen unsere Aufmerksamkeit: Eine Bewegung im Gesichtsfeld löst eine sofortige Augenbewegung zur Kontrolle aus. Dadurch wird das bewegende Objekt in der Fovea (Stelle des schärfsten Sehens) fokussiert und kann dann erkannt werden.

  • Die Bewegungen eines Objektes relativ zu einer Beobachterin bzw. einem Beobachter vermitteln Hinweise zur räumlichen Tiefe und dreidimensionalen Gestalt von Objekten.

  • Bewegungen vermitteln Informationen, durch die sich Figur und Untergrund unterscheiden lassen. Ein sich bewegendes Objekt wird meist als Figur auf einem festen Untergrund wahrgenommen.

  • Durch Bewegungen kann die Nutzerin bzw. der Nutzer aktiv mit der Software interagieren. So kann anhand der Bewegungen des Mauszeigers auf dem Bildschirm bewertet werden, welche Bewegungen mit der Hand an der Maus erforderlich sind, um das Ziel zu erreichen.

Die Bewegungswahrnehmung dient dem Erkennen von Veränderungen und einer räumlichen und zeitlichen Orientierung beim Schreiben eines Textes oder beim Platzieren einzelner Objekte auf dem Bildschirm. Die Darstellung von Bewegung zur Kennzeichnung eines andauernden Prozesses ist hilfreich (z. B. Fortschrittsbalken). Da blinkende, erscheinende oder sich bewegende Animationen von der eigentlichen Aufgabenbearbeitung ablenken, sollten sie nur eingesetzt werden, wenn die Aufgabe unterbrochen werden kann oder die Animationen für die Bearbeitung der Aufgaben unabdingbar erforderlich sind (z. B. Fehlermeldung).

1)

Braillezeile = Computer-Ausgabegerät für blinde Menschen, das Zeichen in Brailleschrift darstellt.